JPH08227875A - Plasma state detecting method and apparatus, plasma control method and apparatus, etching end point detecting method and apparatus - Google Patents
Plasma state detecting method and apparatus, plasma control method and apparatus, etching end point detecting method and apparatusInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ放電異常を早期に発見し、プラズマ
状態を一定に維持するためのフィードバック制御が可能
な、特に大気圧プラズマにて好適に実施できるプラズマ
制御方法及び装置を提供すること。
【構成】 図１（Ａ）に示すプラズマ安定時にあって
は、第６次、第８時高調波等の特定高調波のスペクトル
が検出されない。プラズマ異常にあっては、図１（Ｂ）
に示すように、この特定高調波のスペクトルが検出され
る。従って、プラズマ生成中に特定高調波のスペクトル
を監視し、この値が所定値以上となったときに、プラズ
マ異常と判定できる。また、図１（Ａ）と比較して供給
されるガス濃度のみが変更された図１（Ｃ）に示すよう
に、特定高調波例えば第５次高調波のスペクトルが、ガ
ス濃度依存性を有する。この特定高調波スペクトルとガ
ス濃度との相関を予め記憶しておけば、特定高調波スペ
クトルのみを検出することで、プラズマ生成パラメータ
の一つであるガス濃度をフィードバック制御できる。
(57) [Summary] [Problem] To provide a plasma control method and apparatus capable of detecting abnormal plasma discharge at an early stage and performing feedback control for maintaining a constant plasma state, and particularly suitable for atmospheric pressure plasma. To do. [Structure] When the plasma shown in FIG. 1A is stable, the spectrum of a specific harmonic such as the sixth and eighth harmonics is not detected. In case of plasma anomaly, Fig. 1 (B)
As shown in, the spectrum of this specific harmonic is detected. Therefore, the spectrum of the specific harmonic wave is monitored during plasma generation, and when this value exceeds a predetermined value, it can be determined that the plasma is abnormal. Further, as shown in FIG. 1C in which only the gas concentration supplied is changed as compared with FIG. 1A, the spectrum of a specific harmonic, for example, the fifth harmonic has gas concentration dependence. . If the correlation between the specific harmonic spectrum and the gas concentration is stored in advance, the gas concentration, which is one of the plasma generation parameters, can be feedback-controlled by detecting only the specific harmonic spectrum.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ発生時に特定
周波数のスペクトルを検出して、そのプラズマ状態を検
出し、あるいはそのプラズマを制御することのできる方
法及び装置に関する。特に、放電異常が生じやすく、ま
た比較的不安定な大気圧下でのプラズマ状態を検出し、
さらにはそのプラズマを制御することのできる方法及び
装置に関する。本発明はさらに、上述の特定高調波スペ
クトルに基づいてエッチング終点を検出する方法及び装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus capable of detecting a spectrum of a specific frequency when plasma is generated, detecting the state of the plasma, or controlling the plasma. In particular, discharge abnormalities are likely to occur and the plasma state under atmospheric pressure, which is relatively unstable, is detected,
Furthermore, it relates to a method and a device capable of controlling the plasma. The present invention further relates to a method and apparatus for detecting an etching end point based on the above specified harmonic spectrum.
【０００２】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】特に
半導体製造分野においては、ＣＶＤ、アッシング、エッ
チングあるいは表面処理等を目的として、被処理体をプ
ラズマ処理するプラズマ処理方法が広く用いられてい
る。このプラズマ処理方法として、真空中にてプラズマ
を発生させることに代えて、最近では大気圧またはその
近傍の圧力下でプラズマを発生させることが試みられて
いる。2. Description of the Related Art In particular, in the field of semiconductor manufacturing, a plasma processing method in which an object to be processed is subjected to plasma processing is widely used for the purpose of CVD, ashing, etching or surface treatment. As this plasma processing method, recently, instead of generating plasma in vacuum, it has been attempted to generate plasma under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof.
【０００３】大気圧下でプラズマ放電させる処理方法に
おいては、真空設備を必要としないという利点の他、電
極あるいは被処理体にダメージを与えないという点にお
いて優れている。この理由は、大気圧プラズマ中の粒子
の平均自由行程が真空中プラズマに比較して短く、粒子
が電極あるは被処理体に衝突する頻度が少ないからであ
る。さらに、粒子の平均自由行程が短いために、一対の
電極の一方に生ずる自己バイアス電圧が低いため、電極
あるは被処理体へのダメージが低減されるからである。The processing method of plasma discharge under atmospheric pressure is excellent in that it does not require vacuum equipment and also does not damage the electrode or the object to be processed. The reason is that the mean free path of particles in the atmospheric pressure plasma is shorter than that in the plasma in vacuum, and the particles do not collide with the electrode or the object to be processed less frequently. Furthermore, since the mean free path of the particles is short, the self-bias voltage generated at one of the pair of electrodes is low, and therefore damage to the electrode or the object to be processed is reduced.
【０００４】しかしながら、大気圧プラズマにおいて
は、真空中プラズマと比較して、放電状態が不均一にな
りやすく、放電異常も生ずる恐れがある。グロー放電と
称される安定なプラズマが、アーク放電と称される異常
放電に転移しやすく、しかもこのアーク放電が連続して
生じやすくなっている。このアーク放電が一旦生ずる
と、電極及び被処理体に大きなダメージを与えてしまう
ことになる。従って、特に大気圧プラズマにおいては、
放電状態を経時的に安定にコントロールし、しかも異常
放電を的確に検出して、電極及び被処理体に大きなダメ
ージを与えないという要求が高くなっている。However, in atmospheric pressure plasma, the discharge state is more likely to be non-uniform and discharge abnormality may occur as compared with plasma in vacuum. Stable plasma called glow discharge is easily transferred to abnormal discharge called arc discharge, and this arc discharge is likely to occur continuously. Once this arc discharge occurs, the electrodes and the object to be processed are seriously damaged. Therefore, especially in atmospheric pressure plasma,
There is an increasing demand for stable control of the discharge state over time, and accurate detection of abnormal discharge so as not to cause significant damage to the electrodes and the object to be processed.
【０００５】ここで、従来より、特に真空中プラズマの
放電状態を検出する方法として、下記に示すものが知ら
れている。その一つは、プラズマ発光波長のスペクトル
を監視するものである。しかしこの方法では、発光スペ
クトルが変化したとき、それがアーク放電に依存するも
のであるか、あるは他の要因によって生じたものかを区
別することができず、誤検出を生じやすい。さらに、発
光波長を監視するための窓が汚染されることによっても
誤検出が生じてしまう。Heretofore, as a method for detecting the discharge state of plasma in vacuum, the following method has been known. One of them is to monitor the spectrum of plasma emission wavelength. However, in this method, when the emission spectrum changes, it is not possible to distinguish whether it is dependent on arc discharge or caused by other factors, and erroneous detection is likely to occur. Further, the window for monitoring the emission wavelength may be contaminated, resulting in erroneous detection.
【０００６】他の方法は、高周波電源に接続されたマッ
チング回路において、反射パワーを検出する方法が知ら
れている。しかしこの方法においても、反射パワーはイ
ンピーダンスマッチングの整合を反映しても、プラズマ
の挙動と必ずしも一致することにはならない。従って、
反射パワーを検出するだけでは、放電異常を的確に検出
することができない。As another method, there is known a method of detecting reflected power in a matching circuit connected to a high frequency power source. However, even in this method, the reflected power does not always match the behavior of the plasma, even if the matching of impedance matching is reflected. Therefore,
The discharge abnormality cannot be accurately detected only by detecting the reflected power.
【０００７】さらに他の方法として、自己バイアス電圧
を検出する方法がある。しかしながら、プラズマ処理方
法によってはこの自己バイアス電圧を低くし、被処理体
へのダメージを低減したいという要請があり、この場合
には自己バイアス電圧自体の検出が困難となる。こと
に、大気圧プラズマでは、上述したように自己バイアス
電圧が比較的低いため、大気圧プラズマにおいてこの方
法を採用することには問題がある。Still another method is to detect the self-bias voltage. However, depending on the plasma processing method, there is a demand for lowering the self-bias voltage to reduce damage to the object to be processed. In this case, it is difficult to detect the self-bias voltage itself. In particular, since atmospheric plasma has a relatively low self-bias voltage as described above, there is a problem in adopting this method in atmospheric plasma.
【０００８】ところで、特開平６−５２９９４号公報に
よれば、真空中でのプラズマ放電の発生を検出するため
に、高周波電圧を印加する電線路を流れる高周波電流を
検出する技術が開示されている。この公報の発明によれ
ば、高周波電源の高周波成分の内の高次の高調波スペク
トルが、真空中でのプラズマ放電の発生時にのみ検出さ
れることに着目している。そして、この高次の高調波ス
ペクトルが検出された際に、真空中にてプラズマ放電が
発生したことを検出できる。By the way, Japanese Patent Laid-Open No. 6-52994 discloses a technique for detecting a high frequency current flowing through an electric line to which a high frequency voltage is applied in order to detect the occurrence of plasma discharge in a vacuum. . According to the invention of this publication, it is noted that the high-order harmonic spectrum of the high-frequency components of the high-frequency power source is detected only when plasma discharge occurs in a vacuum. Then, when this higher harmonic spectrum is detected, it can be detected that plasma discharge has occurred in a vacuum.
【０００９】しかしこの発明は、真空中でのプラズマ放
電の発生時期を検出するのみであり、上述した従来の課
題を解決することにはなっていない。However, the present invention only detects the time of occurrence of plasma discharge in vacuum, and does not solve the above-mentioned conventional problems.
【００１０】そこで、本発明の目的とするところは、プ
ラズマ放電異常時にのみレベルの大きいスペクトルが測
定される周波数帯域が存在する事実の発見に基づき、放
電異常を的確に検出することのできるプラズマ状態検出
方法および装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to find a plasma state in which a discharge abnormality can be accurately detected based on the discovery of the fact that there is a frequency band in which a spectrum with a high level is measured only when a plasma discharge abnormality occurs. It is to provide a detection method and apparatus.
【００１１】本発明の他の目的は、プラズマ状態を変化
させるパラメータと、特定高調波スペクトルとの間に相
関があるという事実の発見に基づき、経時的変化に拘わ
らずプラズマ状態を安定に維持し、あるいはプラズマ状
態を制御することのできるプラズマ制御方法および装置
を提供することにある。Another object of the present invention is to maintain a stable plasma state regardless of changes over time, based on the discovery of the fact that there is a correlation between a parameter that changes the plasma state and a specific harmonic spectrum. Another object of the present invention is to provide a plasma control method and apparatus capable of controlling the plasma state.
【００１２】本発明のさらに他の目的は、プラズマ中に
存在する物質の成分の濃度と、特定高調波スペクトルと
の間に相関があるという事実の発見に基づき、エッチン
グ終点を正確に検出することのできるエッチング終点検
出方法および装置を提供することにある。Yet another object of the present invention is to accurately detect the etching end point based on the discovery of the fact that there is a correlation between the concentration of the constituents of the substances present in the plasma and the specific harmonic spectrum. An object of the present invention is to provide an etching end point detection method and apparatus capable of performing the above.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段およびその作用】請求項１
の発明は、高周波電源からの高周波電圧を一対の電極に
印加することで前記電極間に生成されるプラズマ放電の
状態を検出するにあたり、プラズマ発生時に生ずる前記
高周波電源の基本周波数に対する高調波のうち、プラズ
マ放電の安定時には他の高調波と比べて低レベルとなる
特定高調波のスペクトルを監視し、前記特定高調波スペ
クトルが基準値以上となった時に、プラズマ放電異常で
あると判定することを特徴とする。Claims Means for Solving the Problems and Their Actions
The invention of, in detecting the state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high-frequency voltage from the high-frequency power source to a pair of electrodes, among the harmonics with respect to the fundamental frequency of the high-frequency power source generated during plasma generation. When the plasma discharge is stable, the spectrum of the specific harmonic that becomes a low level compared to other harmonics is monitored, and when the specific harmonic spectrum is equal to or higher than the reference value, it is determined that the plasma discharge is abnormal. Characterize.
【００１４】請求項２の発明は、高周波電源からの高周
波電圧を一対の電極に印加することで前記電極間に生成
されるプラズマ放電の状態を検出するにあたり、前記高
周波電源の基本周波数及びその高調波以外の特定周波数
のスペクトルであって、プラズマ放電の安定時には低レ
ベルとなる前記特定周波数スペクトルを監視し、前記特
定周波数スペクトルが基準値以上となった時に、プラズ
マ放電異常であると判定することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in detecting the state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from the high frequency power source to the pair of electrodes, the fundamental frequency of the high frequency power source and its harmonics. It is a spectrum of a specific frequency other than a wave, and monitors the specific frequency spectrum that becomes a low level when the plasma discharge is stable, and determines that the plasma discharge is abnormal when the specific frequency spectrum exceeds a reference value. Is characterized by.
【００１５】請求項４及び５の各発明は、それぞれ請求
項１及び２の各発明方法を実施する装置を定義してい
る。The inventions of claims 4 and 5 define an apparatus for carrying out the inventive method of claims 1 and 2, respectively.
【００１６】請求項１、２、４及び５の各発明での検出
原理は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すとおりである。図１
（Ａ）、（Ｂ）の横軸はそれぞれ周波数を示し、縦軸は
周波数スペクトルを示している。図１（Ａ）はプラズマ
安定時の状態を示し、観測される周波数スペクトルは、
高周波電源のたとえば１３．５６ＭＨｚの基本周波数ｆ
の他に、２ｆ、３ｆ等の第２次、第３次等高調波のスペ
クトルも観測されている。但し、特定高調波、例えば第
６次、第８次、第１０次高調波のスペクトルはほとんど
観測されていない。The principle of detection in each of the first, second, fourth, and fifth inventions is as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B). FIG.
The horizontal axes of (A) and (B) represent frequency, and the vertical axis represents frequency spectrum. FIG. 1 (A) shows the state when the plasma is stable, and the observed frequency spectrum is
For example, the basic frequency f of 13.56 MHz of the high frequency power source
In addition, spectra of second and third harmonics such as 2f and 3f are also observed. However, almost no spectra of specific harmonics such as sixth, eighth, and tenth harmonics are observed.
【００１７】図１（Ｂ）は異常放電時の周波数スペクト
ルを示している。放電異常が生ずると、それに起因した
ノイズが広い周波数帯域にわたって生じている。この結
果、図１（Ａ）のプラズマ安定時にはスペクトルがほと
んど観測されなかった特定高調波、すなわち第６次、第
８次高調波等においても、図１（Ｂ）の放電異常時には
スペクトルが観測されている。FIG. 1B shows the frequency spectrum at the time of abnormal discharge. When the discharge abnormality occurs, noise caused by the discharge abnormality occurs over a wide frequency band. As a result, even in the case of specific harmonics whose spectrum was hardly observed when the plasma of FIG. 1 (A) was stable, that is, the sixth and eighth harmonics, the spectrum was observed when the discharge was abnormal in FIG. 1 (B). ing.
【００１８】請求項１及び４の各発明は、この原理を利
用したものであり、特定高調波のスペクトルが基準値以
上となったときに、プラズマ放電異常であると判定する
ことができる。The respective inventions of claims 1 and 4 utilize this principle, and when the spectrum of the specific harmonic becomes equal to or higher than the reference value, it can be determined that the plasma discharge is abnormal.
【００１９】図１（Ｂ）のプラズマ放電異常時には、基
本周波数及びその高調波以外の周波数帯域においてもス
ペクトルが観測される。請求項２及び５の各発明は、そ
の原理を利用したものであり、基本周波数を及びその高
調波以外の特定周波数のスペクトルが基準値以上となっ
たときに、プラズマ放電異常であると判定することがで
きる。When the plasma discharge is abnormal as shown in FIG. 1B, a spectrum is observed in the frequency band other than the fundamental frequency and its harmonics. Each of the inventions of claims 2 and 5 utilizes the principle, and when the spectrum of a specific frequency other than the fundamental frequency and its harmonics exceeds a reference value, it is determined that the plasma discharge is abnormal. be able to.
【００２０】図１（Ａ）、（Ｂ）の各状態は、請求項３
及び６に示すように、大気圧プラズマの際に顕著である
ことが確認され、このプラズマ放電異常検出方法は大気
圧プラズマにて好適に実施できることがわかる。この
他、真空プラズマあるいは１気圧を超える圧力下のプラ
ズマにも適用できる。Each of the states shown in FIGS.
6 and 6, it was confirmed to be remarkable in the case of atmospheric pressure plasma, and it can be seen that this method for detecting abnormal plasma discharge can be suitably implemented in atmospheric pressure plasma. Besides, it can be applied to vacuum plasma or plasma under a pressure exceeding 1 atm.
【００２１】請求項７の発明は、高周波電源からの高周
波電圧を一対の電極に印加することで前記電極間に生成
されるプラズマ放電の状態を制御するにあたり、プラズ
マ放電状態を変化させるパラメータ群の少なくとも一つ
のパラメータと、該パラメータを変化させた際のプラズ
マ発生時に測定された、前記高周波電源の基本周波数に
対する特定高調波のスペクトルと、の相関情報を予め記
憶しておき、プラズマ発生時の前記特定高調波スペクト
ルを検出し、検出された前記特定高調波スペクトル及び
前記相関情報に基づいて、少なくとも一つの前記パラメ
ータを可変制御することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in controlling the state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from a high frequency power source to the pair of electrodes, a parameter group for changing the plasma discharge state is provided. Correlation information of at least one parameter and a spectrum of a specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high frequency power source, which is measured at the time of plasma generation when the parameter is changed, is stored in advance, and the correlation information at the time of plasma generation is stored. A specific harmonic spectrum is detected, and at least one of the parameters is variably controlled based on the detected specific harmonic spectrum and the correlation information.
【００２２】請求項１２の発明は、請求項７の方法を実
施する装置を定義している。The invention of claim 12 defines an apparatus for carrying out the method of claim 7.
【００２３】この請求項７及び１２の各発明の原理を、
図１（Ａ）、（Ｃ）を用いて説明する。図１（Ｃ）は、
図１（Ａ）のプラズマ生成パラメータの内、たとえば電
極間に供給されるガスの濃度のみを変更した際に測定さ
れる周波数スペクトルを示している。図１（Ａ）、
（Ｃ）のそれぞれの周波数スペクトルの比較からわかる
ように、特定の高調波のスペクトルは、ガスの濃度に応
じて変化していることがわかる。図１（Ｃ）は図１
（Ａ）に比べてガスの濃度を低くした場合であるが、こ
の時特定高調波、例えば第５次高調波の周波数スペクト
ルは、ガス濃度が低くなるとスペクトルが大きくなる相
関を有している。The principles of the inventions of claims 7 and 12 are
This will be described with reference to FIGS. 1 (A) and 1 (C). Figure 1 (C)
Of the plasma generation parameters of FIG. 1 (A), for example, the frequency spectrum measured when only the concentration of the gas supplied between the electrodes is changed is shown. FIG. 1 (A),
As can be seen from the comparison of the respective frequency spectra in (C), it can be seen that the spectrum of the specific harmonic changes depending on the gas concentration. FIG. 1 (C) is shown in FIG.
This is the case where the gas concentration is made lower than that in (A), but at this time, the frequency spectrum of the specific harmonic, for example, the fifth harmonic, has a correlation that the spectrum becomes larger as the gas concentration becomes lower.
【００２４】このガス濃度は、プラズマ枚電状態を変化
させるパラメータ群の内の一つである。従って、このパ
ラメータと特定高調波のスペクトルとの相関が予めわか
れば、特定高調波のスペクトルを検出し、その相関情報
に基づいてパラメータを変更することで、プラズマ放電
状態をコントロールできることがわかる。This gas concentration is one of a group of parameters that change the plasma charge state. Therefore, if the correlation between this parameter and the spectrum of the specific harmonic is known in advance, it is understood that the plasma discharge state can be controlled by detecting the spectrum of the specific harmonic and changing the parameter based on the correlation information.
【００２５】上述のパラメータとしては、請求項８の発
明にて定義された上述のガス濃度に限らず、高周波電力
（請求項９の発明）、電極間の距離（請求項１０の発
明）などを挙げることができる。The above-mentioned parameters are not limited to the above-mentioned gas concentration defined in the invention of claim 8, but the high-frequency power (the invention of claim 9), the distance between the electrodes (the invention of claim 10), etc. Can be mentioned.
【００２６】図１（Ａ）、（Ｃ）の周波数スペクトルの
変化は、請求項１１及び１３に示すように、大気圧プラ
ズマ中にて顕著に観測され、このプラズマ制御方法が大
気圧プラズマにて好適に実施例できることがわかる。こ
の他、真空プラズマあるいは１気圧を超える圧力下のプ
ラズマにも適用できる。The changes in the frequency spectra shown in FIGS. 1A and 1C are remarkably observed in the atmospheric pressure plasma, and this plasma control method is used in the atmospheric pressure plasma. It can be seen that the preferred embodiment can be implemented. Besides, it can be applied to vacuum plasma or plasma under a pressure exceeding 1 atm.
【００２７】請求項１４の発明は、高周波電源からの高
周波電圧を一対の電極に印加し、かつ、前記電極間にガ
スを供給することで前記電極間にプラズマを生成し、被
エツチング材をエッチングした際のエッチング終点を検
出するにあたり、プラズマ発生時に生ずる前記高周波電
源の基本周波数に対する特定高調波のスペクトルをエッ
チング中に監視し、エッチングの進行時と終点時とで変
化する前記プラズマ中の成分濃度、たとえば被エッチン
グ材、反応生成物又は前記ガス中の成分の濃度に起因し
て、前記特定高調波スペクトルが所定値以上変動したと
きに、前記エッチング終点を検出することを特徴とす
る。According to a fourteenth aspect of the present invention, a high frequency voltage from a high frequency power source is applied to the pair of electrodes, and a gas is supplied between the electrodes to generate plasma between the electrodes to etch the material to be etched. When detecting the etching end point, the spectrum of a specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high frequency power source generated during plasma is monitored during etching, and the component concentration in the plasma that changes during the progress of etching and at the end point. The etching end point is detected when the specific harmonic spectrum fluctuates by a predetermined value or more due to, for example, the concentration of a material to be etched, a reaction product, or a component in the gas.
【００２８】請求項１６の発明は、請求項１４の発明方
法を実施するための装置を定義している。The invention of claim 16 defines an apparatus for carrying out the method of claim 14.
【００２９】この請求項１４および１６の各発明の原理
は、上述したガス濃度と特定高調波のスペクトルとの間
に相関があることにある。エッチング終点に近付くと、
エッチングされて飛散したエッチング材料、エッチング
により生じる反応生成物、あるいは供給されたガスなど
のプラズマ中の成分が、増加したりあるいは減少したり
する。例えば、エッチングに寄与する特定の活性種は、
エッチング終点に近付くほどプラズマ中に存在する量が
多くなる。このような粒子の濃度と特定高調波スペクト
ルとの相関があることから、特定高調波スペクトルを検
出することで、エッチング終点を的確に判定することが
可能となる。また、このエッチング終点検出方法は、請
求項１５及び１７の各発明に示すように、大気圧プラズ
マにて好適に実施例することができる。この他、真空プ
ラズマあるいは１気圧を超える圧力下のプラズマにも適
用できる。The principle of each of the fourteenth and sixteenth aspects of the present invention is that there is a correlation between the above-mentioned gas concentration and the spectrum of the specific harmonic. When approaching the end point of etching,
The components in the plasma, such as the etching material that has been etched and scattered, the reaction products generated by the etching, or the supplied gas, increase or decrease. For example, specific active species that contribute to etching are
The closer to the end point of etching, the larger the amount existing in the plasma. Since there is a correlation between the particle concentration and the specific harmonic spectrum, it is possible to accurately determine the etching end point by detecting the specific harmonic spectrum. Further, this etching end point detecting method can be preferably implemented by atmospheric pressure plasma as shown in each invention of claims 15 and 17. Besides, it can be applied to vacuum plasma or plasma under a pressure exceeding 1 atm.
【００３０】[0030]
【実施例】以下、本発明に基づく各種実施例を、図面を
参照して説明する。Various embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３１】（１）大気圧プラズマ処理部の説明 図２は、本発明に係る実施例装置を示すブロック図であ
る。同図は、電極間に生成されるプラズマと対向する位
置に被処理面を有する被処理体を配置した、面対向型の
プラズマ処理装置を示している。(1) Description of Atmospheric Pressure Plasma Processing Section FIG. 2 is a block diagram showing an apparatus according to an embodiment of the present invention. This figure shows a face-to-face plasma processing apparatus in which an object to be processed having a surface to be processed is arranged at a position facing the plasma generated between the electrodes.
【００３２】同図において、上部電極１０及び下部電極
１２により平行平板電極が構成されている。上部電極１
０は、高周波ケーブル１４、マッチング回路１６を介し
て高周波電源１８に接続されている。下部電極１２は被
処理体１を載置する載置電極として機能し、電気的に接
地されている。In the figure, the upper electrode 10 and the lower electrode 12 constitute a parallel plate electrode. Upper electrode 1
0 is connected to a high frequency power source 18 via a high frequency cable 14 and a matching circuit 16. The lower electrode 12 functions as a mounting electrode on which the object 1 to be processed is mounted, and is electrically grounded.
【００３３】この上部電極１０及び下部電極１２の間に
は、第１，第２のマスフローコントローラ２０，２２を
介してガスが供給される。本実施例装置は例えばプラズ
マアッシング装置であり、第１のマスフローコントロー
ラ２０を介して励起ガスである例えばヘリウムＨｅが供
給され、第２のマスフローコントローラ２２を介して、
反応ガスである例えば酸素Ｏ2 が供給される。上部電極
１０及び下部電極１２の間は大気に開放され、第１，第
２のマスフローコントローラ２０，２２を介してガスが
供給されると共に、高周波電源１８から商用周波数であ
る１３．５６ＭＨｚの高周波電圧が印加されることで、
両電極１０，１２にプラズマが誘起され、被処理体１の
アッシング処理が行われる。なお、上部、下部電極１
０，１２の間の処理空間の周囲は壁部により覆われ、ガ
スの拡散を防止し、かつ、ガスの回収が容易となってい
る。この壁部は減圧を目的とするものでないので強度は
不要であり、壁部をたとえば透明部材で形成して、処理
空間を監視できるようにすることもできる。Gas is supplied between the upper electrode 10 and the lower electrode 12 via the first and second mass flow controllers 20 and 22. The apparatus of this embodiment is, for example, a plasma ashing apparatus, to which helium He, which is an exciting gas, is supplied through a first mass flow controller 20, and through a second mass flow controller 22,
A reaction gas such as oxygen O 2 is supplied. The space between the upper electrode 10 and the lower electrode 12 is open to the atmosphere, gas is supplied through the first and second mass flow controllers 20 and 22, and a high frequency voltage of 13.56 MHz, which is a commercial frequency, is supplied from the high frequency power supply 18. Is applied,
Plasma is induced in both electrodes 10 and 12, and the ashing process of the object 1 is performed. The upper and lower electrodes 1
The periphery of the processing space between 0 and 12 is covered with a wall portion to prevent gas diffusion and facilitate gas recovery. Since this wall is not intended for decompression, strength is not required, and the wall may be formed of, for example, a transparent member so that the processing space can be monitored.
【００３４】上部電極１０は、図３に示すように、円盤
状の電極板３０を有する。この電極板３０の中心には、
上面より下面に貫通するガス導入口３０ａが形成され、
第１，第２のマスフローコントローラ２０，２２からの
各ガスは、このガス導入口３０ａを介して、電極間に導
入される。また、電極板３０の下面には、円筒部３０ｂ
が突出形成されている。The upper electrode 10 has a disk-shaped electrode plate 30 as shown in FIG. At the center of this electrode plate 30,
A gas introduction port 30a is formed which penetrates from the upper surface to the lower surface,
Each gas from the first and second mass flow controllers 20 and 22 is introduced between the electrodes via the gas introduction port 30a. In addition, the lower surface of the electrode plate 30 has a cylindrical portion 30b.
Are formed to project.
【００３５】電極板３０の円筒部３０ｂの下端面を覆う
ように、多孔質金属板３２，多孔質誘電板３４が積層し
て配置されている。そして、電極板３０，円筒部３０ｂ
及び多孔質金属板３２で囲まれた領域にガス溜まり部３
０ｃが形成される。A porous metal plate 32 and a porous dielectric plate 34 are laminated and arranged so as to cover the lower end surface of the cylindrical portion 30b of the electrode plate 30. Then, the electrode plate 30, the cylindrical portion 30b
And the gas reservoir 3 in the region surrounded by the porous metal plate 32.
0c is formed.
【００３６】ガス導入口３０ａより導入されたガスは、
ガス溜まり部３０ｃにて拡散され、多孔質金属板３２及
び多孔質誘電板３４の内部に多数存在している小孔を介
して、平行平板電極間に均一に供給されることになる。The gas introduced through the gas inlet 30a is
The gas is diffused in the gas reservoir 30c, and is uniformly supplied between the parallel plate electrodes through a large number of small holes existing inside the porous metal plate 32 and the porous dielectric plate 34.
【００３７】ここで、多孔質誘電板３４は例えばセラミ
ックなどにて形成される。このセラミックとして、たと
えばＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、又はマシナブルセラミック
（商品名；マコール、マイカレックス、フォトベールな
ど）を用いることができる。この多孔質誘電板３４に
て、金属である多孔質金属板３２の表面を覆うことで、
アーク放電などの異常放電が生じないような放電抵抗を
設定する機能を有する。これにより、大気中プラズマに
て、アーク放電などの放電異常が生ずることが十分低減
される。The porous dielectric plate 34 is made of, for example, ceramic. As this ceramic, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 , or machinable ceramic (trade name; Macor, Mycarex, Photoveil, etc.) can be used. By covering the surface of the porous metal plate 32, which is a metal, with this porous dielectric plate 34,
It has the function of setting the discharge resistance so that abnormal discharge such as arc discharge does not occur. This sufficiently reduces the occurrence of discharge abnormality such as arc discharge in the plasma in the atmosphere.
【００３８】さらに、多孔質金属板３２は例えば燒結金
属などにて形成されている。この燒結金属として、ステ
ンレススチール、アルモニウム又はカーボン等を用いる
ことができる。この、多孔質金属板３２は燒結金属の内
部に自然に形成される多数の小孔をガス噴出口として利
用している。このため、機械にて加工される比較的口径
の大きな孔を採用するものと比較して、ガス噴出用孔の
エッジとの間で生じやすい放電異常の発生を低減するこ
とが可能となる。Further, the porous metal plate 32 is formed of, for example, a sintered metal. As the sintered metal, stainless steel, aluminum, carbon, or the like can be used. The porous metal plate 32 uses a large number of small holes that are naturally formed inside the sintered metal as gas ejection ports. For this reason, it is possible to reduce the occurrence of discharge abnormality that tends to occur between the gas ejection hole and the edge of the gas ejection hole, as compared with the case of using a machined hole having a relatively large diameter.
【００３９】なお、電極板３０の下方には、円筒部３６
ａ及びフランジ部３６ｂを有する外周カバー３６が配置
されている。外周カバー３６のフランジ部３６ｂと電極
板３０との間には絶縁体３８が配置され、両者は電気的
に絶縁されている。絶縁体３８の材質として、たとえば
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、マシナブルセラミック（商品名；
マコール、マイカレックス、フォトベールなど）、ＰＴ
ＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）、又はＰＦ
Ａ（パー・フロロ・アルコキシ 商品名；テフロン）を
用いることができる。A cylindrical portion 36 is provided below the electrode plate 30.
An outer peripheral cover 36 having a and a flange portion 36b is arranged. An insulator 38 is arranged between the flange portion 36b of the outer peripheral cover 36 and the electrode plate 30, and the both are electrically insulated. As the material of the insulator 38, for example, Al 2 O 3 , SiO 2 , machinable ceramic (trade name;
McCall, Mycarex, Photoveel, etc.), PT
FE (Poly Tetra Fluoro Ethylene) or PF
A (Per Fluoro Alkoxy product name; Teflon) can be used.
【００４０】一方、上部電極１０の外周カバー３６にお
ける円筒部３６ａの内部には、図３にて鎖線で示すよう
に、この上部電極１０に対して相対的に昇降可能な上述
の下部電極１２が配置される。プラズマ発生時には、上
部電極１０の下面と下部電極１２の上面との間に、所定
の電極間ギャップが形成される。On the other hand, inside the cylindrical portion 36a of the outer peripheral cover 36 of the upper electrode 10, as shown by a chain line in FIG. Will be placed. When plasma is generated, a predetermined interelectrode gap is formed between the lower surface of the upper electrode 10 and the upper surface of the lower electrode 12.
【００４１】この下部電極１２は、図４に示すように、
被処理体１を載置固定するためのテーブル４０を有す
る。このテーブル４０は、被処理体１を例えば真空吸着
する機能を有している。さらに、テーブル４０の例えば
中心部には、昇降自在な突き上げピン４２が設けられ、
図示しないロボットアームとの間で被処理体１を移し換
え可能となっている。この突き上げピン４２は、吸引孔
４２ｂが形成された軸部４２ａと、この軸部４２ａの上
端に設けられた吸着部４２ｃとを有する。吸着部４２ｃ
には、吸引孔４２ｂに連通するたとえば十文字状の吸引
溝４２ｄが形成されている。また、テーブル４０の下面
には、ヒータプレート４４及びヒータ４６が積層して配
置され、テーブル４０上に載置固定される被処理体１を
所定の処理温度に温調することができる。This lower electrode 12 is, as shown in FIG.
It has a table 40 for mounting and fixing the object 1 to be processed. The table 40 has a function of vacuum-sucking the object 1 to be processed, for example. Further, a push-up pin 42 that can be raised and lowered is provided at the center of the table 40,
The object 1 to be processed can be transferred to and from a robot arm (not shown). The push-up pin 42 has a shaft portion 42a having a suction hole 42b formed therein and a suction portion 42c provided at the upper end of the shaft portion 42a. Suction part 42c
A cross-shaped suction groove 42d communicating with the suction hole 42b is formed therein. In addition, a heater plate 44 and a heater 46 are stacked and arranged on the lower surface of the table 40, and the object 1 to be processed placed and fixed on the table 40 can be temperature-controlled to a predetermined processing temperature.
【００４２】（２）プラズマ検出系およびプラズマ制御
系の説明 本実施例装置は、図２に示すように大別して、プラズマ
発生時の特定高調波又はその高調波以外の周波数帯域の
周波数スペクトルを検出するスペクトル検出部５０と、
プラズマ異常判定、エッチング終点判定などを行うため
のコンパーレタ６０と、特定高調波スペクトル及びプラ
ズマ制御のためのパラメータとの相関情報を予め記憶し
たメモリ７０と、スペクトル検出部５０、コンパーレタ
６０及びメモリ７０から情報に基づき、プラズマ異常時
の割り込み処理を行い、さらにプラズマの状態を制御
し、あるいはエッチング終点検出に伴う処理を実施する
ＣＰＵ８０とを有する。(2) Description of Plasma Detection System and Plasma Control System The apparatus of this embodiment is roughly classified as shown in FIG. 2 to detect a specific harmonic at the time of plasma generation or a frequency spectrum in a frequency band other than the harmonic. A spectrum detector 50 for
From a comparator 60 for performing plasma abnormality determination, etching end point determination, and the like, a memory 70 in which correlation information between a specific harmonic spectrum and parameters for plasma control is stored in advance, a spectrum detector 50, a comparator 60, and a memory 70. Based on the information, the CPU 80 performs an interrupt process when the plasma is abnormal, controls the state of the plasma, or executes a process associated with the detection of the etching end point.
【００４３】プラズマの状態を可変制御するパラメータ
として、第２のマスフローコントローラ２２を介して流
量調整される反応ガス例えば酸素流量を挙げることがで
きる。また、本実施例装置は、高周波電源１８から供給
されるＲＦパワーを制御するＲＦパワー制御部９０と、
上述の上部電極１０及び下部電極１２間のギャップを調
整する電極ギャップ調整部９２とを有する。従って、Ｃ
ＰＵ８０によるプラズマ制御パラメータとして、酸素流
量等の使用ガス流量の他、高周波電力又は電極間ギャッ
プを用いることができる。As a parameter for variably controlling the state of plasma, a reaction gas, for example, oxygen flow rate, whose flow rate is adjusted via the second mass flow controller 22, can be mentioned. Further, the apparatus of this embodiment includes an RF power control unit 90 that controls the RF power supplied from the high frequency power supply 18,
It has an electrode gap adjusting section 92 for adjusting the gap between the upper electrode 10 and the lower electrode 12 described above. Therefore, C
As the plasma control parameter by the PU 80, high-frequency power or inter-electrode gap can be used in addition to the flow rate of the used gas such as oxygen flow rate.
【００４４】スペクトル検出部５０は、例えば上部電極
１０とマッチング回路１６との間の高周波ケーブル１４
に接続されたハイパスフィルター５２を有する。このハ
イパスフィルター５２は、プラズマ発生時に高周波導電
路に流れる高周波電流の内の自己バイアス電圧分をカッ
トする機能を有する。このハイパスフィルター５２の後
段には、ハイパスフィルター５２を通過した種々の高周
波の中から、監視すべきスペクトルを有する帯域の周波
数を同調して出力する周波数同調部５４を有する。この
周波数同調部５４は、同調すべき周波数を変更すること
ができる機能を有する。The spectrum detecting section 50 includes, for example, the high frequency cable 14 between the upper electrode 10 and the matching circuit 16.
And a high pass filter 52 connected to. The high-pass filter 52 has a function of cutting off the self-bias voltage component of the high-frequency current flowing in the high-frequency conductive path when plasma is generated. A frequency tuning unit 54 that tunes and outputs a frequency of a band having a spectrum to be monitored from various high frequencies that have passed through the high pass filter 52 is provided at a stage subsequent to the high pass filter 52. The frequency tuning unit 54 has a function of changing the frequency to be tuned.
【００４５】本実施例において、この周波数同調部５４
にて同調される周波数として、プラズマ異常を検出する
際には、下記の二つが挙げられる。その一つは、プラズ
マ発生時に生ずる高周波電源１８の基本周波数（１３．
５６ＭＨｚ）に対する高調波であって、プラズマ放電の
安定時には他の高調波と比較して低レベルとなる特定高
調波である。他の一つが、高周波電源１８の基本周波数
に対する高調波以外の任意の周波数である。この任意の
周波数もまた、プラズマ放電の安定時には低レベルに維
持されるものである。そして、これらの周波数のスペク
トルは、プラズマ異常時には安定時と比較して高いレベ
ルに変化する。In the present embodiment, this frequency tuning unit 54
There are the following two frequencies to be tuned at when detecting a plasma abnormality. One of them is the basic frequency (13.
56 MHz), which is a specific harmonic that becomes a low level compared to other harmonics when the plasma discharge is stable. The other one is an arbitrary frequency other than a harmonic with respect to the fundamental frequency of the high frequency power supply 18. This arbitrary frequency is also maintained at a low level when the plasma discharge is stable. Then, the spectrum of these frequencies changes to a higher level when the plasma is abnormal as compared with when it is stable.
【００４６】なお、プラズマのフィードバック制御の際
には、フィードバック制御される各々のパラメータと相
関を有する特定高調波に同調される。In the feedback control of plasma, tuning is performed to a specific harmonic having a correlation with each parameter to be feedback-controlled.
【００４７】なお、監視べきスペクトルをもつ周波数を
高周波電流の中から取り出す手段としては、上述の周波
数同調部５４に限らず、例えば特定帯域の周波数のみを
通過するバンドパスフィルターを採用することができ
る。また、高周波同調部５４またはバンドパスフィルタ
ーから出力される監視周波数の帯域をさらに絞るため
に、それらの後段に狭帯域フィルターを接続することも
できる。The means for extracting the frequency having the spectrum to be monitored from the high frequency current is not limited to the above-mentioned frequency tuning section 54, but a band pass filter which passes only the frequency in the specific band can be adopted. . Further, in order to further narrow the band of the monitor frequency output from the high frequency tuning unit 54 or the band pass filter, a narrow band filter can be connected to the latter stage of them.
【００４８】周波数同調部５４にて同調された周波数
は、その後段の高周波整流器５６にて整流されること
で、監視される周波数スペクトルに応じたＤＣ電圧に変
換される。このＤＣ電圧は、増幅器５８にて増幅されて
出力される。さらに、本実施例では、監視周波数スペク
トルをフィードバック情報としてＣＰＵ８０に出力する
ため、周波数スペクトルに応じた前記ＤＣ電圧はＡ／Ｄ
変換器５９によりアナログ−デジタル変換される。The frequency tuned by the frequency tuning unit 54 is rectified by the high frequency rectifier 56 at the subsequent stage, and converted into a DC voltage corresponding to the frequency spectrum to be monitored. This DC voltage is amplified by the amplifier 58 and output. Further, in this embodiment, since the monitoring frequency spectrum is output to the CPU 80 as feedback information, the DC voltage corresponding to the frequency spectrum is A / D.
The converter 59 performs analog-to-digital conversion.
【００４９】コンパーレタ６０は、スペクトル検出部５
０における増幅器５８からの出力と、予め設定された基
準値とを入力し、増幅器５８からの出力が基準値を超え
た場合にのみ、ＣＰＵ８０に向けプラズマ放電異常信号
を出力するようになっている。The comparator 60 includes a spectrum detector 5
The output from the amplifier 58 at 0 and the preset reference value are input, and the plasma discharge abnormality signal is output to the CPU 80 only when the output from the amplifier 58 exceeds the reference value. .
【００５０】メモリ７０は、経時的に変化しやすい大気
圧プラズマの状態を安定させるための制御に用いる相関
情報を記憶している。この相関情報の一つとして、第２
のマスフローコントローラ２２を介して電極間に供給さ
れる酸素ガスＯ2 等の使用ガスの濃度と、このガス濃度
を変化させた際のプラズマ発生時に測定された上述の特
定高調波のスペクトルとの関係を挙げることができる。
他の一つとして、高周波電源１８から供給される高周波
電力と、この高周波電力を変化させた際に測定される特
定高調波のスペクトルとの関係を挙げることができる。
さらに他の相関情報としては、上部電極１０及び下部電
極１２間のギャップ距離と、この電極ギャップ距離を変
化させた際に測定される特定高調波のスペクトルとの関
係を挙げることができる。The memory 70 stores the correlation information used for the control for stabilizing the state of the atmospheric pressure plasma which tends to change with time. As one of the correlation information, the second
Between the concentration of the used gas such as oxygen gas O 2 supplied between the electrodes via the mass flow controller 22 and the spectrum of the above-mentioned specific harmonic measured when plasma is generated when the gas concentration is changed. Can be mentioned.
Another example is the relationship between the high frequency power supplied from the high frequency power supply 18 and the spectrum of the specific harmonic measured when the high frequency power is changed.
Still another correlation information may be a relationship between a gap distance between the upper electrode 10 and the lower electrode 12 and a spectrum of a specific harmonic measured when the electrode gap distance is changed.
【００５１】（３）プラズマ放電異常の検出動作につい
て 大気圧プラズマの放電異常を検出するために、図２に示
すスペクトル検出部５０は、図１（Ａ）に示すプラズマ
安定時にはほとんどスペクトルが検出されない特定高調
波、例えば第６次、第８次、第１０次、第１２次等の内
のいずれか一つの高調波のスペクトルを検出している。
スペクトル検出部５０が、例えば第６次高調波のスペク
トルを監視している場合には、周波数同調部５４は第６
次高調波の周波数帯域の周波数を同調して出力する。こ
こで、プラズマ安定時にあってはスペクトル検出部５０
からの出力はほとんど０である。従って、図２に示すコ
ンパーレタ６０の基準電圧として、０Ｖよりも高い基準
電圧を設定しておけば、プラズマ安定時には、コンパー
レタ６０から放電異常信号が出力されることはない。(3) Detection of Abnormal Plasma Discharge In order to detect abnormal discharge of atmospheric pressure plasma, the spectrum detector 50 shown in FIG. 2 hardly detects a spectrum when the plasma shown in FIG. 1 (A) is stable. The spectrum of a specific harmonic, for example, any one of the sixth, eighth, tenth, twelfth, etc. is detected.
When the spectrum detection unit 50 is monitoring the spectrum of the sixth harmonic, for example, the frequency tuning unit 54 operates the sixth harmonic.
The frequency in the frequency band of the second harmonic is tuned and output. Here, when the plasma is stable, the spectrum detector 50
The output from is almost zero. Therefore, if a reference voltage higher than 0 V is set as the reference voltage of the comparator 60 shown in FIG. 2, the discharge abnormality signal is not output from the comparator 60 when the plasma is stable.
【００５２】一方、図１（Ｂ）に示すように、アーク放
電などのプラズマ放電異常が生じた場合には、第６次高
調波のスペクトルが、スペクトル検出部５０にて検出さ
れることになる。この結果、プラズマ異常にあっては、
スペクトル検出部５０からの出力が基準値を上回るた
め、コンパーレタ６０より放電異常信号が出力されるこ
とになる。On the other hand, as shown in FIG. 1B, when a plasma discharge abnormality such as arc discharge occurs, the spectrum of the sixth harmonic is detected by the spectrum detecting section 50. . As a result, in case of plasma abnormality,
Since the output from the spectrum detector 50 exceeds the reference value, the comparator 60 outputs an abnormal discharge signal.
【００５３】この放電異常信号をＣＰＵ８０が受け付け
ると、ＣＰＵ８０は例えばＲＦパワー制御部９０を制御
して、高周波電源１８をＯＦＦ駆動することになる。こ
の結果、プラズマ異常が検出されるとただちに放電が停
止され、アーク放電に伴う被処理体１あるいは電極１
０、１２に大きなダメージが発生することが防止され
る。When the CPU 80 receives this discharge abnormality signal, the CPU 80 controls the RF power controller 90, for example, to drive the high frequency power source 18 OFF. As a result, the discharge is immediately stopped when the plasma abnormality is detected, and the object 1 to be processed or the electrode 1 accompanying the arc discharge is discharged.
It is prevented that 0 and 12 are greatly damaged.
【００５４】「実験例１」図５は、プラズマ安定時に高
周波ケーブル１６に流れる高周波電流を、スペクトルア
ナライザーに入力させ、その周波数スペクトルをＸ−Ｙ
プロッターにてプロットした特性図である。この時の大
気圧プラズマの生成条件としては、Ｈｅ流量＝１６リッ
トル／ｍｉｎ、Ｏ2 流量＝５００ｃｃ／ｍｉｎ、ＲＦパ
ワー＝６００Ｗ、ギャップ間距離＝２．１ｍｍである。[Experimental Example 1] FIG. 5 shows a high-frequency current flowing through the high-frequency cable 16 when the plasma is stable, which is input to a spectrum analyzer, and the frequency spectrum thereof is measured in XY.
It is the characteristic figure plotted with the plotter. At this time, conditions for generating atmospheric pressure plasma are He flow rate = 16 liters / min, O 2 flow rate = 500 cc / min, RF power = 600 W, and gap distance = 2.1 mm.
【００５５】なお、図５に示す実験データは、実験装置
の都合上、高周波ケーブル１６にローパスフィルター及
びスペクトルアナライザーを接続して計測したものであ
る。このローパスフィルターは、高周波電源１８の基本
周波数（１３．５６ＭＨｚ）より低い帯域の周波数を主
に通過させ、これよりも高域の高調波を含む周波数信号
は所定の減衰特性に従って減衰されて通過する。このた
め、基本周波数のスペクトルは、その高調波のスペクト
ルよりもかなり高い値となっている。また、この図５に
示す実験データを模式化したものが、図１（Ａ）に示す
プラズマ安定時の周波数スペクトルに一致している。The experimental data shown in FIG. 5 is obtained by connecting a low-pass filter and a spectrum analyzer to the high-frequency cable 16 for the convenience of experimental equipment. This low-pass filter mainly passes frequencies in a band lower than the fundamental frequency (13.56 MHz) of the high-frequency power source 18, and frequency signals containing higher harmonics than this pass after being attenuated according to a predetermined attenuation characteristic. . For this reason, the spectrum of the fundamental frequency is considerably higher than the spectrum of its harmonics. Further, a schematic representation of the experimental data shown in FIG. 5 matches the frequency spectrum during plasma stabilization shown in FIG.
【００５６】図５から明らかなように、プラズマ安定時
にあっては、特定高調波、例えば第６次、第８次、第１
０次、第１２次等の高調波のスペクトルは、他の高調
波、例えば第２次、第３次、第４次等の高調波スペクト
ルに比べて十分小さく、高調波以外の周波数帯域におけ
るノイズレベルと同程度となっている。なお、図５に示
すノイズ波形は、計測器固有の検出ノイズであり、上述
の特定高調波、例えば第６次、第８次高調波の周波数ス
ペクトルはほとんど０であると言える。As is apparent from FIG. 5, when the plasma is stable, specific harmonics, for example, sixth order, eighth order, first order, etc.
The 0th, 12th, etc. harmonic spectrum is sufficiently smaller than other harmonics, for example, the 2nd, 3rd, 4th, etc. harmonic spectrum, and noise in frequency bands other than the harmonics. It is about the same as the level. It should be noted that the noise waveform shown in FIG. 5 is the detection noise peculiar to the measuring instrument, and it can be said that the frequency spectrum of the above-mentioned specific harmonics, for example, the sixth and eighth harmonics, is almost zero.
【００５７】この特定高調波のスペクトルは、プラズマ
安定時においてほとんど変動がなく、１３．５６ＭＨｚ
以上の各周波数を掃引する時間にわたって、安定した周
波数スペクトルを検出することができた。The spectrum of this specific harmonic has almost no fluctuation when the plasma is stable, and is 13.56 MHz.
It was possible to detect a stable frequency spectrum over the time for sweeping each of the above frequencies.
【００５８】一方、プラズマ異常は瞬時に発生し、時間
的にもランダムに変化する。そのため、周波数掃引に時
間がかかるスペクトルアナライザーを用いては、プラズ
マ異常のノイズ信号をスペクトル分析して再現性よく記
録することはできなかった。但し、本発明者らはスペク
トルアナライザーの表示画面において、図１（Ｂ）に示
すようなプラズマ異常中に広い帯域で発生する周波数ス
ペクトルを観察できた。On the other hand, the plasma abnormality occurs instantly and changes randomly with time. Therefore, it was not possible to spectrally analyze the noise signal of the plasma anomaly and record it with good reproducibility using a spectrum analyzer that takes a long time to sweep the frequency. However, the present inventors were able to observe the frequency spectrum generated in a wide band during abnormal plasma as shown in FIG. 1B on the display screen of the spectrum analyzer.
【００５９】このプラズマ異常検出を行うにあたり、狭
帯域の周波数スペクトルを検出するものに限らず、所定
周波数幅の帯域の各々の周波数スペクトルの積分値また
は総和を求めるものであっても良い。In performing the plasma abnormality detection, not only the detection of the narrow band frequency spectrum but also the calculation of the integral value or the sum of the respective frequency spectra of the band of the predetermined frequency width may be performed.
【００６０】「実験例２」図９は、他の実験装置を用い
て、プラズマ安定時の周波数スペクトルを測定した図で
ある。この実験例２の実験装置は、実験例１のものと比
べて、被処理体１のサイズ及び装置サイズが異なってい
る。また、実験例２におけるプラズマ生成条件として
は、Ｈｅ流量＝２０リットル／ｍｉｎ、ｏ2 流量＝６０
０ｃｃ／ｍｉｎ、ＲＦパワー＝１０００Ｗ、ギャップ間
距離＝１．８５ｍｍとした。[Experimental Example 2] FIG. 9 is a diagram in which a frequency spectrum during plasma stabilization was measured using another experimental apparatus. The experimental apparatus of Experimental Example 2 differs from the experimental apparatus of Experimental Example 1 in the size of the object to be processed 1 and the apparatus size. The plasma generation conditions in Experimental Example 2 were as follows: He flow rate = 20 liter / min, o 2 flow rate = 60.
0 cc / min, RF power = 1000 W, gap distance = 1.85 mm.
【００６１】なお、図９に示す実験データは、高調波ケ
ーブル１６にハイパスフィルター及びスペクトルアナラ
イザーを接続して計測したものである。The experimental data shown in FIG. 9 is measured by connecting a high-pass filter and a spectrum analyzer to the harmonic cable 16.
【００６２】図９から明らかなように、プラズマ安定時
にあっては、特定高調波例えば第２次、第４次、第６
次、…等の高調波のスペクトルは、他の高調波例えば第
３次、第９次、第１０次等の高調波のスペクトルに比べ
て十分小さく、高調波以外の周波数帯域におけるノイズ
レベルと同程度であることが再度確認できた。As is clear from FIG. 9, at the time of plasma stabilization, specific harmonics such as the second, fourth and sixth harmonics are obtained.
The spectrum of the next harmonic, etc. is sufficiently smaller than the spectrum of other harmonics, for example, the third, ninth, tenth, etc., and is the same as the noise level in the frequency band other than the harmonic. It was possible to confirm again that it was a degree.
【００６３】（４）ガス濃度に基づくプラズマ制御 次に、ガス濃度例えば酸素濃度に依存して変動する特定
高調波スペクトルを検出して、プラズマを制御するフィ
ードバック制御について説明する。(4) Plasma Control Based on Gas Concentration Next, a feedback control for controlling plasma by detecting a specific harmonic spectrum that varies depending on the gas concentration, for example, oxygen concentration will be described.
【００６４】この制御とは、図２に示すスペクトル検出
部５０にて検出された特定高調波スペクトルと、メモリ
７０に予め記憶された相関情報とに基づいて、ＣＰＵ８
０が第２のマスフローコントローラ２２を制御して、プ
ラズマ中の酸素濃度を制御することにある。従って、こ
の制御は、メモリ７０に予め決められた相関、すなわち
プラズマ中の酸素濃度と、この酸素濃度を変化させた時
の特定高調波のスペクトルと、の間に相関が存在するこ
とが前提となる。This control is based on the specific harmonic spectrum detected by the spectrum detecting section 50 shown in FIG. 2 and the correlation information stored in advance in the memory 70.
0 is to control the second mass flow controller 22 to control the oxygen concentration in the plasma. Therefore, this control is premised on that there is a predetermined correlation in the memory 70, that is, there is a correlation between the oxygen concentration in the plasma and the spectrum of the specific harmonic when the oxygen concentration is changed. Become.
【００６５】本実施例では、後述する実験例にて裏付け
されるように、第５次高調波のスペクトルが、酸素濃度
を高くするほど低くなるという相関に着目し、この第５
次高調波のスペクトルをスペクトル検出部５０にて検出
し、上記の相関に基づいて酸素濃度を制御している。こ
の制御の一例として、たとえばあらかじめ定められた酸
素濃度と対応するレベルの高調波スペクトルよりずれた
高調波スペクトルが検出された場合には、設定された酸
素濃度となる方向に酸素流量が補正される。特に大気圧
プラズマの場合には、大気の影響を受けてガス濃度が変
化し易く、一定のガス流量を供給しても、プラズマ中の
ガス濃度は一定に保たれ難い。そこで、処理条件を経時
的に一定に保つために、上記のフィードバック制御が大
気圧プラズマ処理では特に有効である。In the present embodiment, as confirmed by the experimental example described later, the correlation of the spectrum of the fifth harmonic becomes lower as the oxygen concentration becomes higher, and this fifth
The spectrum of the second harmonic is detected by the spectrum detecting section 50, and the oxygen concentration is controlled based on the above correlation. As an example of this control, for example, when a harmonic spectrum deviating from a harmonic spectrum of a level corresponding to a predetermined oxygen concentration is detected, the oxygen flow rate is corrected in the direction of the set oxygen concentration. . Particularly in the case of atmospheric pressure plasma, the gas concentration is likely to change under the influence of the atmosphere, and it is difficult to keep the gas concentration in the plasma constant even if a constant gas flow rate is supplied. Therefore, in order to keep the processing conditions constant over time, the above feedback control is particularly effective in atmospheric pressure plasma processing.
【００６６】なお、酸素濃度に依存する特定高調波スペ
クトルの検出と同時に、例えば励起ガスであるＨｅ濃度
に依存する他の特定高調波のスペクトルを同時に検出
し、濃度比率に基づき、いずれか一方又は双方のガス濃
度をフィードバック制御することもできる。At the same time as the detection of the specific harmonic spectrum depending on the oxygen concentration, for example, the spectrum of another specific harmonic depending on the He concentration of the excitation gas is also detected, and either one or Feedback control of both gas concentrations is also possible.
【００６７】「実験例３」図６は、図５の実験データを
収集した際のプラズマ生成条件の内、酸素濃度すなわち
酸素供給量のみを変更して周波数スペクトルを観測した
状態を示す特性図である。図５では酸素流量を５００ｃ
ｃ／ｍｉｎとしたのに対し、図６のデータ収集時では酸
素流量を０としている。なお、図６の特性図を模式化し
たものが、図１（Ｃ）に相当する。[Experimental Example 3] FIG. 6 is a characteristic diagram showing a state in which the frequency spectrum is observed by changing only the oxygen concentration, that is, the oxygen supply amount, in the plasma generation conditions when the experimental data of FIG. 5 is collected. is there. In FIG. 5, the oxygen flow rate is 500c.
In contrast to c / min, the oxygen flow rate is set to 0 at the time of data collection in FIG. A schematic diagram of the characteristic diagram of FIG. 6 corresponds to FIG.
【００６８】図５及び図６の比較からわかるように、高
調波スペクトルの内のいくつかは酸素濃度が変更されて
も実質的に変動がないのに対して、ある特定の高調波例
えば第５次高調波では酸素濃度に依存してスペクトルが
変動している。As can be seen from the comparison of FIGS. 5 and 6, some of the harmonic spectra remain substantially unchanged as the oxygen concentration is changed, while certain harmonics such as the fifth The spectrum of the second harmonic changes depending on the oxygen concentration.
【００６９】下記の表１は、図５及び図６に示すデータ
を収集した実験装置を用いて、酸素流量のみを０〜１１
００ｃｃ／ｍｉｎに変更した際の、各々の高調波のスペ
クトルを測定したものである。Table 1 below shows that only the oxygen flow rate is 0 to 11 using the experimental apparatus for collecting the data shown in FIGS. 5 and 6.
The spectrum of each harmonic is measured when the frequency is changed to 00 cc / min.
【００７０】[0070]
【表１】 [Table 1]
【００７１】なお、表１に示す各々の高調波スペクトル
の値Ｎは、測定された各々の高調波の電力値をＭとした
とき、Ｎ＝１０ＬＯＧ10（Ｍ）ｄＢで計算し単位をｄＢ
として表している。なお、表１において（−６８）ｄＢ
が、図５及び図６中のノイズレベルと同等の低レベルに
相当する。The value N of each harmonic spectrum shown in Table 1 is calculated by N = 10 LOG 10 (M) dB, where M is the measured power value of each harmonic, and the unit is dB.
It is expressed as. In Table 1, (-68) dB
Corresponds to a low level equivalent to the noise level in FIGS. 5 and 6.
【００７２】図７は、表１に示されたデータに基づき、
横軸に酸素流量を、縦軸にスペクトルの大きさをとり、
第３次、第４次、第５次、第９次、第１１次及び第１５
次の各々の高調波のスペクトルと、酸素流量との相関を
線図で表したものである。FIG. 7 is based on the data shown in Table 1,
The horizontal axis is the oxygen flow rate, and the vertical axis is the spectrum size.
3rd, 4th, 5th, 9th, 11th and 15th
FIG. 4 is a diagram showing the correlation between each of the following harmonic spectra and the oxygen flow rate.
【００７３】表１及び図７から明らかなように、上述し
た第５次高調波のスペクトルは、酸素流量が増大するに
つれほぼ直線的に減少する傾向を示している。従って、
この第５次高調波のスペクトルを監視すれば、プラズマ
中の酸素濃度の状況を判定することができ、この第５次
高調波スペクトルに基づいて、例えばプラズマ中の酸素
濃度を一定に維持するように制御し、結果としてプラズ
マを一定に制御することができる。なお、第５次高調波
スペクトルと酸素濃度とが直線的な関係にあるため、任
意の第５次高調波スペクトルが検出した際の対応する酸
素濃度は直線補間により求めることができ、メモリ７０
の情報を少なくできる。As is clear from Table 1 and FIG. 7, the above-mentioned fifth harmonic spectrum shows a tendency to decrease almost linearly as the oxygen flow rate increases. Therefore,
By monitoring the spectrum of the fifth harmonic, it is possible to determine the state of the oxygen concentration in the plasma. Based on the fifth harmonic spectrum, for example, the oxygen concentration in the plasma can be kept constant. Therefore, the plasma can be controlled to be constant. Since the fifth harmonic spectrum and the oxygen concentration are in a linear relationship, the corresponding oxygen concentration when an arbitrary fifth harmonic spectrum is detected can be obtained by linear interpolation, and the memory 70
Can reduce the amount of information.
【００７４】この特定高調波のスペクトルは、高周波電
圧の印加経路途中の場所に依存して変動することがわか
った。図５〜図７及び表１に示す各データは、図２に示
す本実施例装置の通り、上部電極１０側から高周波電流
を取り出している。これに対して、載置電極である下部
電極１２側から、例えば被処理体１に検出系を接続して
データを収集したところ、酸素濃度と高周波スペクトル
との関係は、下記の表２の通りであった。It has been found that the spectrum of this specific harmonic fluctuates depending on the location along the application path of the high frequency voltage. Each of the data shown in FIGS. 5 to 7 and Table 1 is obtained by extracting the high frequency current from the upper electrode 10 side as in the apparatus of this embodiment shown in FIG. On the other hand, when data was collected from the lower electrode 12 side, which is a mounting electrode, by connecting a detection system to the object to be processed 1, for example, the relationship between the oxygen concentration and the high frequency spectrum is shown in Table 2 below. Met.
【００７５】[0075]
【表２】 [Table 2]
【００７６】この表２中のデータを用い、図７と同様に
酸素流量と周波数スペクトルとの関係をグラフ化したと
ころ、図８に示す特性図を得た。Using the data in Table 2, the relationship between the oxygen flow rate and the frequency spectrum was plotted in the same manner as in FIG. 7, and the characteristic diagram shown in FIG. 8 was obtained.
【００７７】図８に示す第５次高調波も、図７ほど顕著
ではないが、酸素流量を２００ｃｃ／ｍｉｎから増大さ
せると、ほぼ直線的に減少する傾向があることがわかっ
た。It was found that the fifth harmonic wave shown in FIG. 8 also tends to decrease almost linearly when the oxygen flow rate is increased from 200 cc / min, although it is not so remarkable as in FIG.
【００７８】このように、特定高調波スペクトルと酸素
濃度との相関は、高周波スペクトルの検出場所に依存す
ることがわかった。従って、制御しやすい相関を得るた
めに高周波スペクトルの検出場所を種々変えて測定する
ことが好ましい。As described above, it was found that the correlation between the specific harmonic spectrum and the oxygen concentration depends on the detection location of the high frequency spectrum. Therefore, in order to obtain a correlation that is easy to control, it is preferable to measure by changing the detection location of the high frequency spectrum.
【００７９】下部電極１２側より高周波スペクトルを検
出する場合には、実際の量産機にあっては被処理体１に
検出系を直接接続することは不可能である。そこで、こ
の被処理体１の周囲であって、下部電極１２上に導電性
の検出部を例えばリング状に設けることが好ましい。こ
の導電性の検出部は、好ましくは被処理体１と同様な材
質とすれば、被処理体１から直接検出した場合と同様な
条件を設定できる。When detecting a high frequency spectrum from the lower electrode 12 side, it is impossible to directly connect the detection system to the object 1 to be processed in an actual mass-production machine. Therefore, it is preferable to provide a conductive detection part, for example, in a ring shape on the lower electrode 12 around the object to be processed 1. If the conductive detection part is preferably made of the same material as the object 1 to be processed, the same condition as in the case of directly detecting from the object 1 to be processed can be set.
【００８０】「実験例４」図１０は、図９に示すデータ
を収集した実験装置を用い、プラズマ生成条件の内の酸
素濃度のみを変更して高調波のスペクトルを検出した特
性図である。図９では酸素流量が６００ｃｃ／ｍｉｎで
あったのに対して、図１０では酸素流量を０とした。[Experimental Example 4] FIG. 10 is a characteristic diagram in which the spectrum of the harmonics is detected by changing only the oxygen concentration in the plasma generation conditions using the experimental apparatus that collects the data shown in FIG. While the oxygen flow rate was 600 cc / min in FIG. 9, the oxygen flow rate was 0 in FIG.
【００８１】図９及び図１０の比較から明らかなとお
り、酸素濃度に依存して特定高調波例えば第３次高調
波、第５次高調波、第７次高調波 及び第８次等の高調
波のスペクトルが大きく変動していることがわかる。従
って、特定高調波例えば第３次高調波について、さらに
酸素濃度を変更してデータを収集すれば、この第３次高
調波のスペクトルと酸素濃度との相関を得ることができ
る。この相関に基づけば、図５〜図７及び表１に示す場
合と同様にして、特定高調波のスペクトルに基づいて、
酸素濃度をフィードバック制御して、プラズマを一定に
制御できる。As is clear from the comparison between FIG. 9 and FIG. 10, depending on the oxygen concentration, specific harmonics such as the third harmonic, the fifth harmonic, the seventh harmonic, the eighth harmonic, etc. It can be seen that the spectrum of fluctuates greatly. Therefore, if the oxygen concentration of the specific harmonic, for example, the third harmonic is further changed and data is collected, the correlation between the spectrum of the third harmonic and the oxygen concentration can be obtained. Based on this correlation, in the same manner as shown in FIGS. 5 to 7 and Table 1, based on the spectrum of the specific harmonic,
The plasma can be controlled to be constant by feedback controlling the oxygen concentration.
【００８２】（５）特定高調波スペクトルに基づくＲＦ
パワーのフィードバック制御 上記実施例は、プラズマ生成条件のパラメータの一つで
あるガス濃度をフィードバック制御したものであるが、
他のパラメータとしてのＲＦパワーをフィードバック制
御することもできる。このために、メモリ７０内には、
ＲＦパワーと特定高調波のスペクトルとの相関が記憶さ
れている。そして、ＣＰＵ８０はスペクトル検出部５０
からの特定高調波に関するスペクトルと、メモリ７０内
部の相関情報とに基づいて、ＲＦパワー制御部９０をフ
ィードバック制御して、高周波電源１８より上部及び下
部電極１０，１２間に供給されるＲＦパワーを制御する
ことができる。(5) RF based on specific harmonic spectrum
Power feedback control In the above embodiment, the gas concentration, which is one of the parameters of the plasma generation condition, is feedback controlled.
The RF power as another parameter can be feedback-controlled. To this end, in the memory 70,
The correlation between the RF power and the spectrum of the specific harmonic is stored. Then, the CPU 80 causes the spectrum detection unit 50.
The RF power control unit 90 is feedback-controlled based on the spectrum relating to the specific harmonic from the above and the correlation information inside the memory 70, and the RF power supplied between the upper and lower electrodes 10 and 12 of the high frequency power source 18 is controlled. Can be controlled.
【００８３】「実験例５」図１１及び図１２は、プラズ
マ生成パラメータの内のＲＦパワーのみを変更して、プ
ラズマ安定時における周波数のスペクトルを検出して表
した特性図を示している。図１１および図１２における
共通するプラズマ生成条件として、Ｈｅ流量＝１６リッ
トル／ｍｉｎ、Ｏ2 流量＝５００ｃｃ／ｍｉｎ、ギャッ
プ間距離＝２．１ｍｍとした。ＲＦパワーとしては、図
１１の場合には６００Ｗとし、図１２の場合には１００
０Ｗに設定した。[Experimental Example 5] FIGS. 11 and 12 show characteristic diagrams in which only the RF power of the plasma generation parameters is changed to detect and represent the spectrum of the frequency when the plasma is stable. As plasma generation conditions common to FIGS. 11 and 12, He flow rate = 16 liters / min, O 2 flow rate = 500 cc / min, and gap distance = 2.1 mm. The RF power is 600 W in the case of FIG. 11 and 100 W in the case of FIG.
It was set to 0W.
【００８４】図１１図及び図１２の比較から明らかなと
おり、ＲＦパワーが大きくなると、特定高調波例えば第
２次、第３次、第４次、第７次、第９次、第１１次、第
１３次、第１７次、第１９次及び第２１次等の高調波の
スペクトルが増大するという相関が判明した。本実施例
の場合には、メモリ７０内にこのＲＦパワーと特定高調
波との相関が記憶される。そして、ＲＦパワーと相関が
ある特定高調波のスペクトルをスペクトル検出部５０に
て検出し、検出されたスペクトルと上記の相関とに基づ
いて、ＣＰＵ８０がＲＦパワー制御部９０をフィードバ
ック制御することで、例えば常に等しいＲＦパワーが供
給された一定のプラズマ状態が維持される。As is clear from the comparison between FIG. 11 and FIG. 12, when the RF power becomes large, specific harmonics such as second order, third order, fourth order, seventh order, ninth order, eleventh order, A correlation was found that the spectrum of the 13th, 17th, 19th, 21st, etc. harmonics increases. In the case of the present embodiment, the correlation between the RF power and the specific harmonic is stored in the memory 70. Then, the spectrum of the specific harmonic having a correlation with the RF power is detected by the spectrum detection unit 50, and the CPU 80 feedback-controls the RF power control unit 90 based on the detected spectrum and the above correlation. For example, a constant plasma state in which the same RF power is always supplied is maintained.
【００８５】（６）特定高調波スペクトルに基づく電極
間ギャップのフィードバック制御 プラズマ生成パラメータの一つである電極間ギャップ
を、特定高調波スペクトルに基づいてフィードバック制
御することもできる。(6) Feedback control of inter-electrode gap based on specific harmonic spectrum The inter-electrode gap, which is one of the plasma generation parameters, can also be feedback-controlled based on the specific harmonic spectrum.
【００８６】この場合には、メモリ７０内部に、電極間
ギャップと特定高調波スペクトルとの相関情報を記憶し
ておけばよい。真空プラズマにあっては、プラズマ発生
中に電極間ギャップを可変調整することは極めて困難で
あるが、本実施例装置のように大気圧プラズマの場合に
は、この電極間ギャップを比較的に容易に調整可能であ
る。図２に示す電圧ギャップ調整部９２としては、上部
電極１０、下部電極１２を相対的に昇降する昇降装置を
兼用することもできるが、これとは独立してギャップ間
距離を微調整できる機構にて構成することもできる。In this case, the correlation information between the interelectrode gap and the specific harmonic spectrum may be stored in the memory 70. In vacuum plasma, it is extremely difficult to variably adjust the inter-electrode gap during plasma generation, but in the case of atmospheric pressure plasma as in the apparatus of this embodiment, this inter-electrode gap is relatively easy. It is adjustable to. The voltage gap adjusting unit 92 shown in FIG. 2 can also be used as an elevating device for relatively elevating the upper electrode 10 and the lower electrode 12, but independently of this, a mechanism that can finely adjust the gap distance is provided. It can also be configured.
【００８７】電極間ギャップを制御する必要性として、
プラズマの状態を一定に維持する制御目的の他に、本発
明をラインタイプのプラズマ処理装置に適用した場合を
挙げることができる。As the necessity of controlling the gap between electrodes,
In addition to the purpose of controlling the plasma state to be constant, a case where the present invention is applied to a line type plasma processing apparatus can be mentioned.
【００８８】ラインタイプとは、上部電極又は下部電極
の一方を他方に対して移動させるか、あるいは一対の対
向電極間で被処理基板、ＴＡＢテープなどの被処理体を
移動させるタイプである。いずれの場合も、上部電極及
び下部電極間には例えば帯状のプラズマが生成され、い
ずれか一方の電極又は被処理体はこの帯状プラズマの延
長方向と交差する方向に移動する。このラインタイプの
大気圧プラズマ処理装置によれば、これを他の処理装置
の前工程あるいは後工程として接続することで、複数の
処理をインライン式にて行うことができる。The line type is a type in which one of the upper electrode and the lower electrode is moved with respect to the other, or the object to be processed such as a substrate and a TAB tape is moved between a pair of opposing electrodes. In either case, for example, band-shaped plasma is generated between the upper electrode and the lower electrode, and either one of the electrodes or the object to be processed moves in a direction intersecting the extension direction of the band-shaped plasma. According to this line type atmospheric pressure plasma processing apparatus, a plurality of processings can be performed in-line by connecting this processing apparatus as a pre-process or post-process of another processing device.
【００８９】このラインタイプのプラズマ処理装置に
て、被処理体がプラズマに対して移動する場合であっ
て、被処理体の厚さが場所により異なる場合、この被処
理体と電極との間の距離が上記移動に従い変化すること
になる。この厚さの違いによりプラズマ状態が変化す
る。そこで、特定高調波のスペクトルを検出し、たとえ
ばこのスペクトルが一定になるように前記電極ギャップ
間距離を調整すれば、被処理体の厚さに拘わらず、プラ
ズマを一定に制御できる。In this line type plasma processing apparatus, when the object to be processed moves with respect to the plasma and the thickness of the object to be processed varies depending on the location, the distance between the object to be processed and the electrode is increased. The distance will change according to the movement. The plasma state changes due to this difference in thickness. Therefore, by detecting the spectrum of the specific harmonic and adjusting the distance between the electrode gaps so that this spectrum becomes constant, for example, the plasma can be controlled to be constant regardless of the thickness of the object to be processed.
【００９０】「実験例６」プラズマ生成条件の内の電極
間ギャップのみを２．１ｍｍ、３．１ｍｍに変更し、他
のプラズマ生成パラメータを共通に設定して収集された
各々の高調波のスペクトルを、表３に示した。なお、共
通条件は、Ｈｅ流量＝１６リットル／ｍｉｎ、Ｏ2流量
＝５００ｃｃ／ｍｉｎ、ＲＦパワー＝８００ｗに設定さ
れた。[Experimental Example 6] Only the gap between the electrodes in the plasma generation conditions was changed to 2.1 mm and 3.1 mm, and the other plasma generation parameters were set in common and the spectra of the respective harmonics collected. Are shown in Table 3. The common conditions were set to He flow rate = 16 liters / min, O 2 flow rate = 500 cc / min, and RF power = 800 w.
【００９１】[0091]
【表３】 [Table 3]
【００９２】なお、表３において、各々の高調波スペク
トルの値Ｎは、測定された各々の高調波の電力値をＭと
したとき、Ｎ＝１０ＬＯＧ10（Ｍ）ｄＢで計算し単位を
ｄＢとして表している。In Table 3, the value N of each harmonic spectrum is calculated by N = 10 LOG 10 (M) dB when the measured power value of each harmonic is M, and the unit is dB. It represents.
【００９３】この表３から明らかなように、高調波の種
類によって電極間ギャップに対するスペクトルの相関が
逆となっている。たとえば、電極間ギャップが大きくな
ると、第４次高調波のスペクトルは小さくなる相関を示
す。逆に、電極間ギャップが大きくなると、第５次高調
波のスペクトルも大きくなる相関を示す。何れも、電極
間ギャップに依存して特定高調波のスペクトルが変動し
ていることがわかる。したがって、予めこの求められた
相関をメモリ７０内部に記憶しておけば、実際のプラズ
マ生成時に検出された特定高調波のスペクトルに基づい
て、電極間ギャップ調整部９２を介して電極間ギャップ
を調整することで、プラズマの状態を一定に維持するフ
ィードバック制御が可能となる。As is clear from Table 3, the correlation of the spectrum with respect to the inter-electrode gap is reversed depending on the type of harmonic. For example, as the inter-electrode gap increases, the spectrum of the fourth harmonic wave shows a correlation that decreases. On the contrary, when the gap between the electrodes increases, the spectrum of the fifth harmonic wave also increases, showing a correlation. It can be seen that in each case, the spectrum of the specific harmonic changes depending on the gap between the electrodes. Therefore, if the obtained correlation is stored in the memory 70 in advance, the inter-electrode gap is adjusted via the inter-electrode gap adjusting unit 92 based on the spectrum of the specific harmonic detected during actual plasma generation. By doing so, it is possible to perform feedback control that keeps the plasma state constant.
【００９４】上述の（３）に示すプラズマ異常の判定制
御、及び（４）〜（６）に示すプラズマ生成パラメータ
のフィードバック制御は、図２に示す大気圧プラズマア
ッシング装置に適用されるものに限らず、他の種々のプ
ラズマ処理装置、例えばプラズマエッチング装置、プラ
ズマＣＶＤ装置、プラズマ重合装置あるいはプラズマを
利用した被処理体面の表面処理装置等に適用することが
できる。また、上述した各種実験１から実験６は、何れ
も大気圧プラズマ装置にて行われたが、特定高調波のス
ペクトルは、真空プラズマのプラズマ異常に依存し、あ
るいは真空プラズマの生成パラメータに依存することが
期待されることから、上記の各種制御を真空プラズマ処
理装置に適用することも可能である。さらには、１気圧
を超える圧力下にて発生するプラズマにも、上記の各種
制御を適用することができる。The plasma abnormality determination control shown in (3) above and the plasma generation parameter feedback control shown in (4) to (6) are limited to those applied to the atmospheric pressure plasma ashing apparatus shown in FIG. Instead, it can be applied to various other plasma processing apparatuses such as a plasma etching apparatus, a plasma CVD apparatus, a plasma polymerization apparatus, or a surface processing apparatus for a surface of an object to be processed using plasma. Further, all of the above Experiments 1 to 6 were performed in the atmospheric pressure plasma device, but the spectrum of the specific harmonic depends on the plasma abnormality of the vacuum plasma or the generation parameter of the vacuum plasma. Therefore, it is possible to apply the above various controls to the vacuum plasma processing apparatus. Furthermore, the above various controls can be applied to plasma generated under a pressure exceeding 1 atm.
【００９５】（７）エッチング終点検出について 上述の（４）に示すとおり、特定高調波のスペクトル
は、プラズマ中のガス濃度に依存することから、この原
理をエッチング装置におけるエッチング終点検出に適用
することができる。従来装置によれば、エッチング装置
に発生したプラズマ中の特定成分が、エッチングの進行
に伴い減少あるいは増加し、それによって該成分の発光
波長の発光強度が変化することを利用して、エッチング
終点検出を行う技術が確立している。本実施例装置は、
監視窓の汚染の影響が誤検出につながる発光波長のスペ
クトルを検出するのでなく、プラズマ中の成分の増減に
従って特定高調波スペクトルが変動することに着目し
て、このスペクトルを検出して終点検出を行うものであ
る。(7) Detection of Etching End Point As described in (4) above, since the spectrum of the specific harmonic depends on the gas concentration in plasma, this principle should be applied to the detection of etching end point in the etching apparatus. You can According to the conventional device, the specific component in the plasma generated in the etching device is decreased or increased as the etching progresses, and the emission intensity of the emission wavelength of the component is changed accordingly, thereby detecting the etching end point. The technology to do is established. The device of this embodiment is
Rather than detecting the spectrum of the emission wavelength where the influence of contamination of the monitoring window leads to erroneous detection, pay attention to the fact that the specific harmonic spectrum fluctuates according to the increase or decrease of the components in the plasma, and detect this spectrum to detect the end point. It is something to do.
【００９６】本実施例装置は、大気圧プラズマを利用し
たエッチング装置であるため、図２の第１のマスフロー
コントローラ２０を介して供給される励起ガスＨｅの他
に、第２のマスフローコントローラ２２を介して、エッ
チングガスである例えばフルオロカーボン系のＣＦ4，
ＣＨＦ3，Ｃ2Ｆ6等が用いられる。このようなエッチン
グガスを用いた場合、エッチング中にあっては例えばフ
ッ素ラジカルが、被処理体１の被エッチング部位の物質
と化学反応を生ずる。従って、エッチング中にあっては
プラズマ中のフッ素ラジカルの濃度が比較的低くなって
いる。エッチング終点に近付くと、エッチングに伴う上
述の化学反応が減少するため、プラズマ中のフッ素ラジ
カルの濃度が比較的濃い方向に変化する。Since the apparatus of this embodiment is an etching apparatus utilizing atmospheric pressure plasma, a second mass flow controller 22 is provided in addition to the excitation gas He supplied through the first mass flow controller 20 of FIG. Through an etching gas such as fluorocarbon CF 4 ,
CHF 3 , C 2 F 6, etc. are used. When such an etching gas is used, during the etching, for example, fluorine radicals cause a chemical reaction with the substance at the portion to be etched of the object to be processed 1. Therefore, the concentration of fluorine radicals in the plasma is relatively low during etching. When the etching end point is approached, the above-mentioned chemical reaction accompanying the etching is reduced, so that the concentration of fluorine radicals in the plasma changes to a relatively high concentration.
【００９７】この原理を利用してエッチング終点を検出
するために、エッチング終点におけるフッ素ラジカルの
濃度と対応する特定高調波スペクトルの値をあらかじめ
コンパレータ６０の基準値として設定しておく。そし
て、エッチング中にこのフッ素ラジカルに依存する特定
高調波スペクトルを検出し、コンパレータ６０にて検出
値と基準値とを比較する。検出値が基準値と同一とな
り、あるいはこれを下回った場合に、コンパレータ６０
よりエッチング終点検出信号が出力するように構成す
る。これにより、ＣＰＵ８０はエッチング終点時期を知
ることができ、エッチング終了制御を行うことができ
る。In order to detect the etching end point using this principle, the value of the specific harmonic spectrum corresponding to the concentration of fluorine radicals at the etching end point is set in advance as the reference value of the comparator 60. Then, the specific harmonic spectrum that depends on the fluorine radicals is detected during etching, and the comparator 60 compares the detected value with the reference value. When the detected value becomes the same as or lower than the reference value, the comparator 60
Further, the etching end point detection signal is output. As a result, the CPU 80 can know the etching end point time and can control the etching end.
【００９８】このようなエッチングの進行によって特定
高調波スペクトルが増減する現象は、上述の電極間に供
給されるガス中のフッ素ラジカル等の成分濃度に依存す
るものに限らず、この他、被処理体１よりエッチングさ
れた被エッチング部位の物質の濃度、あるいはエッチン
グによって生ずる反応生成物の濃度にも依存する。被処
理体１の被エッチング部位を構成する物質は、エッチン
グ中には比較的多くプラズマ中に飛散しているが、エッ
チング終点に近づにつれこの量が減少する傾向がある。
反応生成物も同様に、エッチング中は比較的多くプラズ
マ中に存在するのに対して、プラズマ終点に近付くほど
その量が減少する。従って、これらに依存する高調波の
スペクトルを検出することで、エッチング終点を正確に
検出することができる。The phenomenon that the specific harmonic spectrum increases or decreases due to the progress of the etching is not limited to the one depending on the concentration of the components such as fluorine radicals in the gas supplied between the electrodes. It also depends on the concentration of the substance at the etched portion of the body 1 or the concentration of the reaction product generated by the etching. A relatively large amount of the substance forming the portion to be etched of the object to be processed 1 is scattered in the plasma during etching, but this amount tends to decrease as the etching end point is approached.
Similarly, the reaction products are present in the plasma in a relatively large amount during etching, but the amount thereof decreases as the plasma end point is approached. Therefore, the etching end point can be accurately detected by detecting the spectrum of the higher harmonic wave which depends on them.
【００９９】エッチング終点を検出するにあたり、プラ
ズマ中の複数の成分濃度に依存する異なる高調波スペク
トルを検出し、それらの例えば比率を算出して、これを
基準値と比較すると、検出精度はさらに高まる。例え
ば、エッチング終点に近づくにつれて少なくなる成分濃
度に依存する高調波スペクトルと、逆に大きくなる成分
濃度に依存する高調波スペクトルを監視対象とすること
ができる。あるいは、一方の高調波スペクトルはエツチ
ング終点に近づくにつれて変化する成分濃度に依存する
ものとし、他方の高調波スペクトルはエッチング中にほ
とんど変化しない成分濃度に依存するものとすることが
できる。In detecting the etching end point, different harmonic spectra depending on the concentration of a plurality of components in plasma are detected, and, for example, the ratio of them is calculated and compared with a reference value, the detection accuracy is further improved. . For example, the harmonic spectrum depending on the component concentration that decreases as it approaches the etching end point and the harmonic spectrum that depends on the component concentration that increases on the contrary can be monitored. Alternatively, one harmonic spectrum may depend on the component concentration changing as it approaches the etching end point, and the other harmonic spectrum may depend on the component concentration changing little during etching.
【０１００】なお、このエッチング終点検出方法も、必
ずしも大気圧プラズマに適用するものに限らず、真空中
プラズマあるいは１気圧を超える圧力下のプラズマにも
同様に適用することが可能である。The method of detecting the etching end point is not limited to the method applied to the atmospheric pressure plasma, but may be applied to the plasma in vacuum or the plasma under the pressure exceeding 1 atmosphere.
【０１０１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。The present invention is not limited to the above embodiments, but various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
【０１０２】例えば、上記実施例では載置電極を接地
し、その対向電極に高周波電源を接続したが、この接続
を逆とし、載置電極に高周波電源を接続しても良い。あ
るいは、一対の電極の双方に、例えば位相又は周波数が
異なる高周波電源をそれぞれ接続することもできる。For example, although the mounting electrode is grounded and the counter electrode is connected to the high frequency power source in the above embodiment, this connection may be reversed, and the mounting electrode may be connected to the high frequency power source. Alternatively, for example, high-frequency power sources having different phases or frequencies can be connected to both of the pair of electrodes.
【０１０３】本発明は、上述の通り大気圧プラズマ処理
装置にて好適に実施できるが、真空プラズマ、１気圧を
超える圧力下のプラズマにも同様に適用できる。The present invention can be suitably implemented in the atmospheric pressure plasma processing apparatus as described above, but can be similarly applied to vacuum plasma and plasma under a pressure exceeding 1 atm.
【０１０４】また、大気圧プラズマ処理装置の構成とし
ては、上述した電極が面対向された面対向型の装置ある
いはラインタイプに限定されず、スポットタイプの大気
圧プラズマ処理装置に適用することができる。Further, the structure of the atmospheric pressure plasma processing apparatus is not limited to the above-mentioned surface-opposing apparatus in which the electrodes are opposed to each other or the line type, but can be applied to a spot type atmospheric pressure plasma processing apparatus. .
【０１０５】スポットタイプとは、プラズマを通過した
ガスを被処理体１に向けてスポット的に噴射するもので
ある。この場合の電極構造としては、ガスが通過する中
空電極の中心に棒状電極が配置されて一対の電極が構成
される。あるいは、ガスが通過する絶縁又は誘電性の中
空管を挟んで両側に、２枚の電極を配置する構成とされ
る。このスポットタイプによれば、被処理体１は直接プ
ラズマにさらされることがないので、万一放電異常が生
じたとしても、被処理体１に大きなダメージが生ずるこ
とはない。The spot type is a type in which the gas passing through the plasma is jetted toward the object 1 to be processed in a spot-like manner. In this case, as the electrode structure, a rod-shaped electrode is arranged at the center of the hollow electrode through which the gas passes to form a pair of electrodes. Alternatively, two electrodes are arranged on both sides of an insulating or dielectric hollow tube through which gas passes. According to this spot type, since the object 1 to be processed is not directly exposed to plasma, even if an abnormal discharge occurs, the object 1 to be processed is not seriously damaged.
【０１０６】なお、ラインタイプ、スポットタイプの場
合も、面対向タイプと同様に、処理空間を壁部により覆
って、ガスの拡散を防止し、ガスの回収を容易とする構
造を採用できる。In the case of the line type and the spot type as well, similar to the face-to-face type, it is possible to adopt a structure in which the processing space is covered with a wall portion to prevent gas diffusion and facilitate gas recovery.
【０１０７】[0107]
【発明の効果】請求項１〜６の各発明によれば、プラズ
マ放電の安定時には比較的低レベルとなる特定高調波の
スペクトルあるいは高調波以外の特定周波数のスペクト
ルを監視し、このスペクトルが所定値以上となった際に
プラズマ放電異常を正確に安定することができる。According to each of the first to sixth aspects of the present invention, the spectrum of a specific harmonic or a spectrum of a specific frequency other than the harmonic, which becomes a relatively low level when the plasma discharge is stable, is monitored, and this spectrum is predetermined. When the value exceeds the value, the abnormal plasma discharge can be accurately stabilized.
【０１０８】請求項７〜１３の各発明によれば、プラズ
マ生成パラメータの少なくとも一つと、特定高調波のス
ペクトルとの相関を予め記憶しておき、プラズマ発生時
に特定高調波スペクトルを検出し、前記相関情報に基づ
いてパラメータを変更することで、プラズマ状態を制御
することができる。According to the inventions of claims 7 to 13, the correlation between at least one of the plasma generation parameters and the spectrum of the specific harmonic is stored in advance, and the specific harmonic spectrum is detected at the time of plasma generation, The plasma state can be controlled by changing the parameters based on the correlation information.
【０１０９】請求項１４〜１７の各発明によれば、エッ
チングの進行時と終点時とで変化するプラズマ中の物質
の濃度に起因して、特定高調波スペクトルが所定値以上
変動した時に、エッチング終点を正確に検出することが
できる。According to each of the fourteenth to seventeenth aspects of the invention, when the specific harmonic spectrum fluctuates by a predetermined value or more due to the concentration of the substance in the plasma which changes between the progress of etching and the end point of etching, etching is performed. The end point can be accurately detected.
【０１１０】[0110]
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれプラズマ発生時にお
ける周波数スペクトルを模式的に示し、（Ａ）はプラズ
マ安定時を、（Ｂ）はプラズマ異常時を、（Ｃ）は反応
ガス濃度を変化させた場合のプラズマ安定時をそれぞれ
示している。1 (A) to 1 (C) schematically show frequency spectra when plasma is generated, respectively, (A) when plasma is stable, (B) when plasma is abnormal, and (C) is reaction gas concentration. It shows the time when the plasma is stable when V is changed.
【図２】本発明方法を実施するプラズマ処理装置の一例
を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a plasma processing apparatus for carrying out the method of the present invention.
【図３】図２に示す実施例装置に用いられる上部電極の
一部を切欠した概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view in which a part of an upper electrode used in the device of the embodiment shown in FIG. 2 is cut away.
【図４】図２に示す実施例装置に用いられる下部電極の
一部を切欠した概略斜視図である。4 is a schematic perspective view in which a part of a lower electrode used in the device of the embodiment shown in FIG. 2 is cut away.
【図５】励起ガス及び反応ガスを導入したプラズマ安定
時における周波数スペクトルを示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a frequency spectrum when plasma in which an excitation gas and a reaction gas are introduced is stable.
【図６】反応ガスを導入しない場合のプラズマ安定時に
おける周波数スペクトルを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a frequency spectrum when plasma is stabilized when a reaction gas is not introduced.
【図７】特定高調波スペクトルの酸素濃度依存性を示す
特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing oxygen concentration dependence of a specific harmonic spectrum.
【図８】図７とは測定場所を変更した場合の、酸素流量
に対する特定高調波スペクトルの非依存性を示す特性図
である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing the independence of the specific harmonic spectrum with respect to the oxygen flow rate when the measurement location is changed.
【図９】図５とは異なる実験装置にて、反応ガス及び励
起ガスを導入した際のプラズマ安定時における周波数ス
ペクトルを示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a frequency spectrum when plasma is stabilized when a reaction gas and an excitation gas are introduced in an experimental apparatus different from that in FIG.
【図１０】反応ガスを導入しない場合のプラズマ安定時
における周波数スペクトルを示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing a frequency spectrum when plasma is stabilized when a reaction gas is not introduced.
【図１１】ＲＦパワーを６００Ｗとした場合の周波数ス
ペクトルを示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing a frequency spectrum when the RF power is 600 W.
【図１２】ＲＦパワーを１０００Ｗとした場合の周波数
スペクトルを示す特性図である。FIG. 12 is a characteristic diagram showing a frequency spectrum when the RF power is 1000 W.
１０ 上部電極 １２ 下部電極 １４ 高周波ケーブル １８ 高周波電源 ２２ マスフローコントローラ ３２ 多孔質金属板 ３４ 多孔質誘電板 ５０ スペクトル検出部 ５２ ハイパスフィルター ５４ 周波数同調部 ５６ 高周波整流器 ６０ コンパーレタ ７０ メモリ ８０ ＣＰＵ ９０ ＲＦパワー ９２ 電極ギャップ調整部 10 Upper Electrode 12 Lower Electrode 14 High Frequency Cable 18 High Frequency Power Supply 22 Mass Flow Controller 32 Porous Metal Plate 34 Porous Dielectric Plate 50 Spectrum Detection Section 52 High Pass Filter 54 Frequency Tuning Section 56 High Frequency Rectifier 60 Comparator 70 Memory 80 CPU 90 RF Power 92 Electrode Gap adjuster
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｅ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/302 E
Claims (17)
極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ放
電の状態を検出するにあたり、 プラズマ発生時に生ずる前記高周波電源の基本周波数に
対する高調波のうち、プラズマ放電の安定時には他の高
調波と比べて低レベルとなる特定高調波のスペクトルを
監視し、前記特定高調波スペクトルが基準値以上となっ
た時に、プラズマ放電異常であると判定することを特徴
とするプラズマ状態検出方法。1. A method of applying a high frequency voltage from a high frequency power supply to a pair of electrodes to detect a state of plasma discharge generated between the electrodes, wherein a harmonic of a fundamental frequency of the high frequency power supply generated during plasma generation is detected. Of these, when the plasma discharge is stable, the spectrum of the specific harmonic that is at a low level compared to other harmonics is monitored, and when the specific harmonic spectrum exceeds the reference value, it is determined that the plasma discharge is abnormal. And a method for detecting a plasma state.
極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ放
電の状態を検出するにあたり、 前記高周波電源の基本周波数及びその高調波以外の特定
周波数のスペクトルであって、プラズマ放電の安定時に
は低レベルとなる前記特定周波数スペクトルを監視し、
前記特定周波数スペクトルが基準値以上となった時に、
プラズマ放電異常であると判定することを特徴とするプ
ラズマ状態検出方法。2. A specific frequency other than the fundamental frequency of the high frequency power supply and its harmonics when detecting the state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from the high frequency power supply to the pair of electrodes. Of the specific frequency spectrum that becomes a low level when the plasma discharge is stable,
When the specific frequency spectrum exceeds a reference value,
A method of detecting a plasma state, characterized by determining that the plasma discharge is abnormal.
力下に設定されて生成されることを特徴とするプラズマ
状態検出方法。3. The plasma state detection method according to claim 1, wherein the plasma is generated by setting the pressure between the electrodes to be at or near atmospheric pressure.
極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ放
電の状態を検出する装置において、 プラズマ発生時に生ずる前記高周波電源の基本周波数に
対する高調波のうち、プラズマ放電の安定時には他の高
調波と比べて低レベルとなる特定高調波のスペクトルを
検出するスペクトル検出手段と、 検出された前記特定高調波スペクトルと基準値とを比較
する比較手段と、 前記比較手段にて、検出された前記特定高調波スペクト
ルが前記基準値以上となった時に、プラズマ放電異常で
あると判定する判定手段と、を有することを特徴とする
プラズマ状態検出装置。4. A device for detecting a state of plasma discharge generated between electrodes by applying a high-frequency voltage from a high-frequency power source to a pair of electrodes, wherein harmonics with respect to a fundamental frequency of the high-frequency power source generated when plasma is generated. Among them, when the plasma discharge is stable, a spectrum detecting means for detecting a spectrum of a specific harmonic that becomes a low level compared to other harmonics, and a comparing means for comparing the detected specific harmonic spectrum with a reference value. A plasma state detecting device comprising: a comparing unit that determines that the plasma discharge abnormality is present when the detected specific harmonic spectrum is equal to or more than the reference value.
極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ放
電の状態を検出する装置において、 前記高周波電源の基本周波数及びその高調波以外の特定
周波数のスペクトルであって、プラズマ放電の安定時に
は低レベルとなる前記特定周波数スペクトルをを検出す
るスペクトル検出手段と、 検出された前記特定周波数スペクトルと基準値とを比較
する比較手段と、 前記比較手段にて、検出された前記特定周波数スペクト
ルが前記基準値以上となった時に、プラズマ放電異常で
あると判定する判定手段と、を有することを特徴とする
プラズマ状態検出装置。5. An apparatus for detecting a state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from a high frequency power source to a pair of electrodes, wherein a specific frequency other than the fundamental frequency of the high frequency power source and its harmonics is specified. A spectrum detecting means for detecting the specific frequency spectrum, which is a frequency spectrum and becomes a low level when the plasma discharge is stable; a comparing means for comparing the detected specific frequency spectrum with a reference value; and the comparing means. 2. A plasma state detecting apparatus, comprising: a determining unit that determines that the plasma discharge is abnormal when the detected specific frequency spectrum is equal to or higher than the reference value.
力下に設定されて生成されることを特徴とするプラズマ
状態検出装置。6. The plasma state detection device according to claim 4 or 5, wherein the plasma is generated by setting the pressure between the electrodes to be at or near atmospheric pressure.
極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ放
電の状態を制御するにあたり、 プラズマ放電状態を変化させるパラメータ群の少なくと
も一つのパラメータと、該パラメータを変化させた際の
プラズマ発生時に測定された、前記高周波電源の基本周
波数に対する特定高調波のスペクトルと、の相関情報を
予め記憶しておき、 プラズマ発生時の前記特定高調波スペクトルを検出し、 検出された前記特定高調波スペクトル及び前記相関情報
に基づいて、少なくとも一つの前記パラメータを可変制
御することを特徴とするプラズマ制御方法。7. When controlling a state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from a high frequency power source to the pair of electrodes, at least one parameter of a parameter group for changing the plasma discharge state, Correlation information of a spectrum of a specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high frequency power source, which is measured at the time of plasma generation when the parameter is changed, is stored in advance, and the specific harmonic spectrum at the time of plasma generation is stored. A plasma control method comprising: detecting and variably controlling at least one of the parameters based on the detected specific harmonic spectrum and the correlation information.
極に印加し、かつ、前記電極間にガスを供給することで
前記電極間に生成されるプラズマ放電の状態を制御する
にあたり、 前記電極間に供給されるガスの濃度と、前記ガス濃度を
変化させた際のプラズマ発生時に測定された、前記高周
波電源の基本周波数に対する特定高調波のスペクトル
と、の相関情報を予め記憶しておき、 プラズマ発生時の前記特定高調波スペクトルを検出し、 検出された前記特定高調波スペクトル及び前記相関情報
に基づいて、前記電極間に供給される前記ガスの濃度を
可変制御することを特徴とするプラズマ制御方法。8. When controlling a state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from a high frequency power source to the pair of electrodes and supplying a gas between the electrodes, Correlation information of the concentration of the gas supplied to the, and the spectrum of a specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high-frequency power source, which was measured at the time of plasma generation when the gas concentration was changed, is stored in advance, and the plasma Plasma control characterized by detecting the specific harmonic spectrum at the time of occurrence and variably controlling the concentration of the gas supplied between the electrodes based on the detected specific harmonic spectrum and the correlation information. Method.
極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ放
電の状態を制御するにあたり、 前記高周波電源から供給される高周波電力と、該高周波
電力を変化させた際に測定された、前記高周波電源の基
本周波数に対する特定高調波のスペクトルと、の相関情
報を予め記憶しておき、 プラズマ発生時の前記特定高調波スペクトルを検出し、 検出された前記特定高調波スペクトル及び前記相関情報
に基づいて、前記高周波電源から供給される高周波電力
を可変制御することを特徴とするプラズマ制御方法。9. In controlling the state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from the high frequency power supply to the pair of electrodes, high frequency power supplied from the high frequency power supply and the high frequency power. Correlation information of the spectrum of the specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high frequency power supply, which was measured when the frequency was changed, was stored in advance, and the specific harmonic spectrum at the time of plasma generation was detected and detected. A high frequency power supplied from the high frequency power source is variably controlled based on the specific harmonic spectrum and the correlation information.
電極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ
放電の状態を制御するにあたり、 前記電極間の距離と、該電極間距離を変化させた際に測
定された、前記高周波電源の基本周波数に対する特定高
調波のスペクトルと、の相関情報を予め記憶しておき、 プラズマ発生時の前記特定高調波スペクトルを検出し、 検出された前記特定高調波スペクトル及び前記相関情報
に基づいて、前記電極間の距離を可変制御することを特
徴とするプラズマ制御方法。10. When controlling a state of plasma discharge generated between the electrodes by applying a high frequency voltage from a high frequency power source to the pair of electrodes, the distance between the electrodes and the distance between the electrodes are changed. Correlation information between the spectrum of the specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high-frequency power supply measured at the time of storage is stored in advance, the specific harmonic spectrum at the time of plasma generation is detected, and the detected specific harmonic is detected. A plasma control method comprising variably controlling a distance between the electrodes based on a wave spectrum and the correlation information.
て、 前記プラズマは、前記電極間が大気圧又はその近傍の圧
力下に設定されて生成されることを特徴とするプラズマ
制御方法。11. The plasma control method according to claim 7, wherein the plasma is generated by setting a pressure between the electrodes at or near atmospheric pressure.
電極に印加することで前記電極間に生成されるプラズマ
放電の状態を制御する装置において、 プラズマ放電状態を変化させるパラメータ群の少なくと
も一つのパラメータと、該パラメータを変化させた際の
プラズマ発生時に測定された、前記高周波電源の基本周
波数に対する特定高調波のスペクトルと、の相関情報を
予め記憶する記憶手段と、 プラズマ発生時の前記特定高調波スペクトルを検出する
スペクトル検出手段と、 検出された前記特定高調波スペクトル及び前記相関情報
に基づいて、少なくとも一つの前記パラメータを可変制
御する制御手段と、を有することを特徴とするプラズマ
制御装置。12. An apparatus for controlling a state of plasma discharge generated between electrodes by applying a high-frequency voltage from a high-frequency power source to a pair of electrodes, wherein at least one parameter of a parameter group for changing a plasma discharge state. And a storage unit that stores in advance correlation information of a spectrum of a specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high frequency power source, which is measured when plasma is generated when the parameter is changed, and the specific harmonic when plasma is generated. A plasma control apparatus comprising: a spectrum detection unit that detects a spectrum; and a control unit that variably controls at least one of the parameters based on the detected specific harmonic spectrum and the correlation information.
力下に設定されて生成されることを特徴とするプラズマ
状態検出装置。13. The plasma state detecting device according to claim 12, wherein the plasma is generated by setting the pressure between the electrodes to be at or near atmospheric pressure.
電極に印加し、かつ、前記電極間にガスを供給すること
で前記電極間にプラズマを生成し、被エツチング材をエ
ッチングした際のエッチング終点を検出するにあたり、 プラズマ発生時に生ずる前記高周波電源の基本周波数に
対する特定高調波のスペクトルをエッチング中に監視
し、 エッチングの進行時と終点時とで変化する前記プラズマ
中の成分の濃度に起因して、前記特定高調波スペクトル
が所定値以上変動したときに、前記エッチング終点を検
出することを特徴とするエッチング終点検出方法。14. An etching end point when a material to be etched is etched by generating a plasma between the electrodes by applying a high frequency voltage from a high frequency power source to the pair of electrodes and supplying a gas between the electrodes. When detecting, the spectrum of specific harmonics with respect to the fundamental frequency of the high frequency power source generated during plasma generation is monitored during etching, and due to the concentration of the component in the plasma that changes between the progress of etching and the end point. The etching end point detection method, wherein the etching end point is detected when the specific harmonic spectrum fluctuates by a predetermined value or more.
力下に設定されて生成されることを特徴とするエッチン
グ終点検出方法。15. The etching end point detection method according to claim 14, wherein the plasma is generated by setting the pressure between the electrodes to be at or near atmospheric pressure.
電極に印加し、かつ、前記電極間にガスを供給すること
で前記電極間にプラズマを生成し、被エツチング材をエ
ッチングした際のエッチング終点を検出する装置におい
て、 プラズマ発生時に生ずる前記高周波電源の基本周波数に
対する特定高調波のスペクトルであって、エッチングの
進行時と終点時とで変化するプラズマ中の成分の濃度に
依存する前記特定高調波のスペクトルを、エッチング中
に検出するスペクトル検出手段と、 検出された前記特定高調波スペクトルと基準値とを比較
する比較手段と、 前記比較手段の出力に基づいて前記エッチング終点を検
出するエッチング終点検出手段と、を有することを特徴
とするエッチング終点検出装置。16. An etching end point when a material to be etched is etched by generating a plasma between the electrodes by applying a high frequency voltage from a high frequency power source to the pair of electrodes and supplying a gas between the electrodes. In the device for detecting the above, a spectrum of a specific harmonic with respect to the fundamental frequency of the high frequency power source generated at the time of plasma generation, wherein the specific harmonic depending on the concentration of the component in the plasma which changes between the progress of etching and the end of etching. Spectrum detecting means for detecting the spectrum of during the etching, comparing means for comparing the detected specific harmonic spectrum with a reference value, and etching end point detection for detecting the etching end point based on the output of the comparing means. An etching end point detecting device comprising:
力下に設定されて生成されることを特徴とするエッチン
グ終点検出方法。17. The etching end point detection method according to claim 16, wherein the plasma is generated by setting the pressure between the electrodes at or near atmospheric pressure.
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|---|---|---|---|
| JP7053672A JPH08227875A (en) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | Plasma state detecting method and apparatus, plasma control method and apparatus, etching end point detecting method and apparatus |
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|---|---|---|---|
| JP7053672A JPH08227875A (en) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | Plasma state detecting method and apparatus, plasma control method and apparatus, etching end point detecting method and apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227875A true JPH08227875A (en) | 1996-09-03 |
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ID=12949330
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| JP7053672A Pending JPH08227875A (en) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | Plasma state detecting method and apparatus, plasma control method and apparatus, etching end point detecting method and apparatus |
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- 1995-02-17 JP JP7053672A patent/JPH08227875A/en active Pending
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